Um método melhorado Ensaios Mecânicos para Avaliar osso-implante Anchorage

O objetivo geral deste procedimento é avaliar a ancoragem e a estabilidade do osso reparador recém-formado às superfícies candidatas do implante. Isso é feito criando primeiro dois grupos de implantes de titânio personalizados. Um grupo tratado com um tratamento padrão de jateamento de areia para criar uma microtopografia subjacente e um segundo grupo com o mesmo tratamento de jateamento de areia, bem como nanocristais de fosfato de cálcio sobrepostos.

O segundo passo é colocar implantes no fêmur distal de ratos wistar machos por nove dias, momento em que os fem são coletados. Em seguida, o fem é limpo e o osso circundante é aparado na largura do implante, deixando amostras de teste mecânico com o arco cortical em ambos os lados do implante. A etapa final é colocar as amostras de teste em um composto dentário fluido usando um molde separável personalizado, que isola 0,5 milímetros de osso peri-implantar e realizar testes mecânicos nas amostras.

Em última análise, os resultados dos testes mecânicos fornecem uma avaliação da capacidade da superfície do implante candidata de atuar como uma superfície de ancoragem para o osso reparador recém-formado. Este método pode ser empregado para demonstrar a importância de diferentes faixas de escala da topografia da superfície do implante nos vários mecanismos de ancoragem óssea, desde a ligação óssea na escala nanométrica até o crescimento ósseo na escala de mícrons do curso. A técnica é particularmente adequada para medir os efeitos de projetos de superfícies candidatas, como superfícies ancoradas para osso reparador recém-formado.

Uma vez que limita a região de teste mecânico a meio milímetro da superfície do implante. Este método pode fornecer informações sobre os efeitos na formação óssea em função do design da superfície do implante e também pode ser aplicado a outros materiais de implantes metálicos, cerâmicos e poliméricos. Para iniciar este procedimento, fabrique implantes de titânio retangulares de titânio comercialmente puro, depois faça um furo centralmente no eixo longo e prepare suas superfícies para implantação conforme descrito no protocolo de texto que acompanha, atribua implantes um ao fêmur esquerdo e outro à direita por randomização parcial.

Isso garante que um de cada tipo de implante acabe no mesmo animal e permite a otimização da análise estatística. Como em todos os procedimentos com animais, obtenha a aprovação do protocolo do comitê local de cuidados com os animais antes de iniciar qualquer experimento para este procedimento. Obtenha ratos wistar jovens que pesarão entre 200 e 250 gramas no momento da cirurgia.

Sedar um rato de cada vez usando anestesia inalatória para indução. Administrar 4% de flúor no oxigénio a um caudal de um litro por minuto. Em seguida, use 2% de flúor em uma mistura de um litro por minuto de óxido nitroso e 0,6 litros por minuto de oxigênio.

Para manter a sedação, realize um teste padrão de pinça do dedo do pé para garantir uma sedação eficaz antes de continuar com o procedimento. Depois de totalmente sedado, aplique pomada lacrimal artificial em ambos os olhos e administre analgésico pré-operatório por meio de uma injeção subcutânea de 0,01 a 0,05 miligramas por quilograma de buprenorfina. Em seguida, raspe a face anterolateral de cada perna traseira e, em seguida, desinfete a área cirúrgica alternando três vezes com 10% de betadina e 70% de etanol.

Coloque o rato em uma almofada de circulação de água morna para evitar hipotermia durante o procedimento usando um bisturi cirúrgico número 15. Faça uma incisão através da pele e ao longo da face lateral da coxa para expor o músculo. Em seguida, exponha o fêmur distal usando dissecção romba para desviar os corpos musculares de maneira minimamente invasiva.

Em seguida, raspe a fina camada de periósteo, que cobre o fêmur usando um elevador de perote para expor totalmente o osso cortical para perfuração. Tome cuidado para não danificar a placa de crescimento ou a cartilagem articular da articulação do joelho durante a dissecção romba ou remoção do periósteo. Depois que o fêmur for limpo e inspecionado, gire o fêmur lateralmente para expor o aspecto anterior do fêmur distal.

Certifique-se também de que haja bastante solução salina estéril disponível para irrigar o tecido durante a perfuração para evitar o superaquecimento do tecido Antes de perfurar, meça a localização de dois orifícios, separados por 2,5 milímetros ao longo da linha média do fêmur, usando um paquímetro. Em seguida, prenda uma broca dentária de 1,3 milímetro a uma peça de mão odontológica e crie os orifícios perfurando o córtex anterior. Em seguida, prenda uma broca dentária de torção de 1,3 milímetro na peça de mão e estenda os orifícios através do córtex oposto do fêmur, resultando em orifícios paralelos bicorticais.

Por fim, troque a rebarba de torção por uma broca de corte lateral personalizada e use-a para unir os orifícios na direção distal proximal, formando o local para o implante. Quando o defeito estiver completo, passe uma sutura biodegradável pela abertura usando a agulha anexada e retorne-a ao redor do córtex femoral externo. Em seguida, passe o implante sobre a extremidade livre da sutura e guie-o até o defeito onde deve ser encaixado sob pressão.

Amarre a sutura ao redor da face lateral do fêmur para fornecer estabilidade ao implante durante a recuperação pós-operatória e os estágios iniciais da cicatrização. Use a sutura restante para fechar o tecido muscular e, em seguida, repouse o tecido cutâneo usando grampos cirúrgicos. Finalmente, administre um analgésico pós-operatório por meio de uma injeção subcutânea.

Inspecione os locais cirúrgicos em busca de sinais de infecção e monitore os animais diariamente. Excluir animais que não recuperam totalmente a deambulação ou aqueles que apresentam fraturas de fêmur no sacrifício Após o sacrifício, descole o fêmur e limpe o osso do tecido mole circundante. Armazene-o imediatamente em uma solução tampão de sacarose a 15% para manter a hidratação do tecido.

Em preparação para testes mecânicos, desenhe uma linha preta fina em marcador permanente no arco lateral para fins de identificação. Em seguida, apare o osso na largura dos implantes usando uma broca cilíndrica de diamante presa a um sistema de alta velocidade. As amostras de teste finais consistem em dois arcos de osso presos a cada face do implante.

Use um aparelho de teste mecânico equipado com uma célula de carga para todos os testes e defina a velocidade de operação para 30 milímetros por minuto. Atribua um valor de teste de zero newton para arcos que caem durante a preparação ou transporte para testar amostras. Primeiro, coloque a amostra em um molde separável personalizado e estabilize-o colocando a placa estabilizadora no lado posterior do molde.

Em seguida, envolva o arco cortical em compósito dentário fluido e cure o compósito por 60 segundos usando uma luz de cura de alta intensidade de arco de plasma de safira. Este design permite o isolamento de uma região de 0,5 milímetro do osso peri-implantar para testes consistentes. Após a cura, abra o molde e remova o bloco de amostra endurecido.

Em seguida, fixe uma réplica pré-fabricada do corpo de prova em um torno e centralize a unidade na base do instron. Em seguida, ancore a amostra ao sistema, colocando-a na rosca do torno, a linha de pesca de náilon de 10 libras através do implante e prenda as pontas soltas à cruzeta móvel Para consistência, sempre rotule e teste o lado lateral primeiro. Em seguida, afaste a cruzeta da amostra a 30 milímetros por minuto como antes até a falha.

Assim que o osso se afastar da superfície do implante, repita esse processo com o arco medial e, em seguida, observe as superfícies do implante usando um microscópio de dissecação. Aqui são mostradas imagens SEM das superfícies dos implantes jateadas apresentadas com e sem a adição de nanocristais de fosfato de cálcio. As nano superfícies modificadas parecem semelhantes às superfícies de controle em 10.000 x, mas quando vistas em 100.000 x, a nano topografia sobreposta criada pelos nanocristais de fosfato de cálcio torna-se bastante óbvia.

As curvas representativas de deslocamento forçado são mostradas aqui. As linhas vermelhas representam as superfícies micro topograficamente complexas, enquanto a linha preta representa implantes com os nanocristais de fosfato de cálcio sobrepostos. A superfície com as características topográficas submicrométricas de fosfato de cálcio adicionadas teve forças de ruptura significativamente maiores do que aquela com uma microtopografia não modificada.

Ao analisar os planos de fratura após testes mecânicos, 92% daqueles com o osso envolto em compósito dentário fluido fraturaram dentro da região do implante alvo. Ao tentar este procedimento, é importante prestar muita atenção ao envasar as amostras de teste devido ao seu tamanho e peso em miniatura. Eles são difíceis de colocar com precisão, por isso é necessário alinhar tudo corretamente antes de aplicar o composto dentário.

Após este procedimento, métodos avançados de imagem, como imagens eletrônicas retroespalhadas em um microscópio eletrônico de varredura, podem ser realizados para responder a perguntas adicionais sobre a interação do implante ósseo em uma ampliação significativamente maior.