Modelo de defeito ósseo diáfiso semi-segmentar em ratos para avaliação do desempenho de substituto ósseo em regiões portadoras

Nosso objetivo é estabelecer um modelo reprodutível de defeitos femorais para avaliar o desempenho mecânico e osteogênico dos materiais ósseos portadores. O principal desafio é a falta de um modelo padronizado de defeitos reprodutíveis e portadores de carga para avaliação mecânica realista in vivo. Para começar, coloque o rato anestesiado em uma posição lateral reclinada em uma bancada cirúrgica estéril.

Raspe a área lateral da coxa alinhada com a projeção do fêmur e desinfete a pele usando tintura de iodo 2%, seguida de etanol 75%. Cubra o local cirúrgico usando uma folha fenestrada estéril para manter a asepsia. Faça uma incisão longitudinal cutânea de dois a três centímetros ao longo do lado lateral da coxa.

Identifique os músculos reto femoral e vasto lateral e use uma tesoura reta para separar cuidadosamente os músculos ao longo da fáscia branca visível. Depois, com um bisturi estéril descartável, faça uma incisão longitudinal ao longo dos músculos para acessar a superfície femoral. Realize a dissecação contundente usando um elevador periósteo para desprender as fixações musculares e expor totalmente a diáfise média do fêmur.

Perfure verticalmente para baixo no local do defeito usando a fresa até sentir uma perda súbita de resistência. Amplie o defeito aplicando movimentos horizontais controlados de empurrar e puxar centrados no ponto inicial de penetração. Estenda o defeito longitudinalmente ao longo do eixo femoral e lateralmente ao longo do diâmetro do fêmur para formar gradualmente um defeito semicilíndrico.

Em seguida, insira o implante de Poly Methyl ou PMMA impresso em 3D com suporte de carga, destinado a testes mecânicos de desempenho, no local do defeito, garantindo um ajuste justo. Depois, usando um suporte para agulhas, suture as camadas musculares com pontos monofilamentos 4-0, garantindo que não haja tensão excessiva. Por fim, feche a pele com pontos interrompidos e desinfete o local cirúrgico usando solução 2%iota 4.

Quatro semanas após a operação, a tomografia microcomputorizada mostrou que os fêmures implantados com metacriloila hidrogel de gelatina apresentavam áreas de defeito côncavo e extensa ossificação ectópica dentro da cavidade medular. Em contraste, os fêmures do grupo PMMA impresso em 3D apresentaram morfologia externa restaurada, com a área de defeito suportada por osso novo alinhado e ossificação ectópica mínima na cavidade medular. A coloração por hematoxina e eosina revelou que o grupo metacriloila gelatina continha tecido fibroso abundante dentro do defeito, com osso ectópico escuro, quase ocluindo a cavidade medular e sem formação periostal visível ou continuidade do osso cortical.

No grupo PMMA impresso em 3D, o osso recém-formado preencheu o vazio do andaime conectado ao osso cortical nas bordas do defeito e foi coberto por osso periósteo contínuo, sem ossificação ectópica significativa na medula. A coloração por imunofluorescência mostrou pouquíssimas células positivas para Piezo 1 e LepR no osso regenerado do grupo gelatina metacriloíla. Em contraste, o grupo impresso em 3D com PMMA apresentou abundantes células Piezo 1 positivas e células LepR positivas no osso recém-formado no local do defeito.

A análise quantitativa confirmou que tanto a contagens celulares positivas para Piezo 1 quanto para LepR positivas foram significativamente maiores no grupo PMMA em comparação com o grupo da gelatina metacriloíla. Nosso protocolo permite a avaliação mecânica in vivo dos implantes sem fixação, oferecendo um modelo simples e reproduzível de defeitos suportáveis.