Częstym wyborem szczurów jako obiektów doświadczalnych jest fakt, że są one łatwe do wyhodowania i stosunkowo tanie w porównaniu do większych modeli zwierzęcych. Pojawienie się nowych procedur, takich jak wiarygodne odtwarzanie zaburzenia, np. osteoporozy lub cukrzycy, sprawia, że model ten jest szczególnie przydatny do analizy potencjalnego zastosowania leczenia i/lub wpływu choroby na biologiczną odpowiedź na leki i urządzenia lub procedury chirurgiczne1,2.
Przyrost masy kostnej szczura występuje głównie w ciągu pierwszych 6 miesięcy życia, chociaż niektórzy badacze uważają, że długa kość rośnie stale przez co najmniej rok wraz z postępującym wzrostem długości1. Wraz z wiekiem następuje przejście od modelowania do przebudowy, które nie występuje we wszystkich przypadkach jednakowo w całej kości2. Samice szczurów Sprague Dawley rosną wolniej niż samce szczurów i osiągają niższą wagę niż samce szczurów1. Ciągłe wydłużanie kości i zróżnicowana dynamika przebudowy kości u szczurów to czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy rozwiązywaniu problemów zdrowotnych u ludzi; Jednak do tej pory nie udało się znaleźć żadnych badań eksperymentalnych, które wskazywałyby na trwający całe życie rozwój kości szczurów lub niezdolność gatunku do przebudowy Bone1. Jeśli eksperyment rozpocznie się około 10 miesiąca życia, margines co najmniej 1 mm od płytki wzrostowej kości piszczelowej powinien pozostać nienaruszony ze względu na ten podłużny wzrost kości, co należy wziąć pod uwagę w badaniach nad implantami dentystycznymi2. Hormony są również kluczowym parametrem w badaniach nad kośćmi, ponieważ w wieku 8 miesięcy stwierdzono, że samce szczurów mają o 22% większą szerokość kości i o 33% większą wytrzymałość na łamanie niż samice w klasie tibia3.
Niezawodne odwzorowanie zaburzenia jest więc bardzo ważne w ortopedii i implantologii stomatologicznej, ponieważ osteointegracja ortopedycznej lub implantu dentystycznego jest złożonym procesem, który zależy od wielu czynników wpływających na odpowiedź systemową na implantację urządzenia do kości. Wiadomo, że zaburzenia ogólnoustrojowe, takie jak osteoporoza i cukrzyca, wpływają na wskaźnik sukcesu w ortopedii i stomatologii implantologicznej, więc wiarygodne odtworzenie tych zaburzeń w modelach szczurzych można zastosować do zbadania sposobów przezwyciężenia tych ograniczeń.
piszczel szczura, ze względu na łatwy dostęp chirurgiczny, umiarkowaną objętość kości i płaski kształt na przyśrodkowej płytce, sprawia, że nadaje się do eksperymentów chirurgicznej implantacji kości4,5, i był używany w licznych badaniach naukowych badających wpływ powierzchni implantu na osteointegrację4,5,6. Coraz więcej badań ocenia wpływ powłok i substancji dodawanych do powierzchni implantu na osteointegrację zarówno u zdrowych zwierząt7, jak i u zwierząt zagrożonych chorobą dotkniętych cukrzycą lub osteoporozą8,9,10,11,12,13,14.
Liczba implantów umieszczonych w piszczelach jednego szczura jest ograniczona i może się różnić w zależności od rodzaju badania. W zależności od liczby implantów lub warunków badania, wymiary urządzeń muszą być dostosowane, aby zminimalizować uraz chirurgiczny. W badaniach z jednym implantem można umieścić implant o rozmiarach zbliżonych do ludzkiego (2,0 mm średnicy i 4 do 5 mm długości) i uzyskać zakotwiczenie dwukorowe6,7,15,16. Wymiary implantów w protokołach wieloimplantowych powinny przyjmować odpowiedni rozmiar implantu (1,5 mm średnicy i 2,5 mm długości)4,17.
Niniejsze badanie ma na celu opisanie standardowego protokołu chirurgicznego umieszczania tytanowego implantu na kości piszczelowej dwóch modeli szczurów: modelu szczurzego osteoporozy i modelu szczurzego z cukrzycą. Ponadto badanie to pozwala na przetestowanie protokołu chirurgicznego w celu oceny różnych rodzajów biofunkcjonalizacji powierzchni implantu i jej wpływu na osteointegrację.
Próba 80 szczurów została podzielona na dwie grupy. W grupie 1 wybrano 40 samic Sprague Dawley poddanych owariektomii i 5 zwierząt pozorowanych, o średniej masie ciała 484 g i średnim wieku 12 tygodni. Na podstawie zaleceń dostawcy (patrz Tabela materiałów), trzy miesiące po kastracji rozpoczęto eksperyment. Ten okres oczekiwania zapewnił zanik hormonów płciowych. Osteoporoza została potwierdzona w czasie operacji na podstawie analizy kości za pomocą mikrotomografii komputerowej (mikro-CT), która wykazała średnio 20% utratę masy kostnej w porównaniu z grupą pozorowaną. Grupa 2 składała się z 40 genetycznie zmodyfikowanych szczurów Sprague Dawley z cukrzycą typu II (Bio Breeding Diabetes Resistant) z BBDR (Bio Breeding Diabetes Resistant). Średnia waga wynosiła 730 g, a średni wiek wynosił 12 tygodni. Przed operacją stan cukrzycowy został potwierdzony trzema kolejnymi dniami pomiarów glikemii z wynikami wyższymi niż 200 mg/dl. Glukozę mierzono glukometrem w ciągu 6 godzin postu, a kroplę krwi pobierano przez nakłucie ogona.
Zastosowano
Zastosowano tytanowe implanty klasy 3 o długości 2 mm i średnicy 1,8 mm. Wszystkie implanty zostały wysterylizowane w warunkach czystych, poprzez ultradźwiękowe czyszczenie w cykloheksanie (3 razy przez 2 min), acetonie (raz przez 1 min), wodzie dejonizowanej (3 razy przez 2 min), etanolu (3 razy przez 2 min) i acetonie (3 razy przez 2 min) przy użyciu kąpieli ultradźwiękowej (230 VAC, 50/60 Hz, 360 W). Następnie próbki osuszono gazowym azotem, a wiązkę azotu o ciśnieniu 0,5 bara nałożono bezpośrednio na próbki. Przed implantacją implanty najpierw namoczono w wodzie dejonizowanej, a następnie zanurzono w 70% etanolu (v/v) na 10 minut. Następnie implanty przeniesiono do sterylnych probówek mikrowirówkowych i przechowywano w sterylnych warunkach aż do operacji.