Улучшенная Механические испытания Метод для оценки костного имплантата Анкоридж

Общая цель этой процедуры заключается в оценке закрепления и стабильности вновь образованной репаративной кости к поверхностям кандидатов на имплантаты. Это достигается путем создания сначала двух групп индивидуальных титановых имплантатов. Одна группа была обработана стандартной пескоструйной обработкой для создания нижележащей микротопографии, а вторая группа — той же пескоструйной обработкой, а также наложенными нанокристаллами фосфата кальция.

Второй шаг заключается в размещении имплантатов в дистальном отделе бедренной кости самцов крыс Wistar на девять дней, после чего собираются fem. Затем fem очищаются, а окружающая кость обрезается по ширине имплантата, оставляя образцы для механических испытаний с кортикальной дугой по обе стороны от имплантата. Заключительным этапом является помещение тестовых образцов в текучий стоматологический композит с использованием специальной отрывной формы, которая изолирует 0,5 миллиметра кости вокруг имплантата, и проведение механических испытаний образцов.

В конечном счете, результаты механических испытаний позволяют оценить способность поверхности имплантата-кандидата выступать в качестве опорной поверхности для вновь образованной репаративной кости. Этот метод может быть использован для демонстрации важности различных диапазонов масштабов топографии поверхности имплантата для различных механизмов крепления кости от костного соединения в нанометровом масштабе до врастания кости в микронном масштабе. Этот метод особенно подходит для измерения эффектов потенциальных конструкций поверхностей, таких как закрепленные поверхности для вновь сформированной репаративной кости.

Так как он ограничивает область механического тестирования с точностью до полумиллиметра от поверхности имплантата. Этот метод может дать представление о влиянии на формирование кости в зависимости от дизайна поверхности имплантата, а также может быть применен к другим металлическим, керамическим и полимерным материалам имплантатов. Чтобы начать эту процедуру, изготовьте титановые имплантаты прямоугольной формы из коммерчески чистого титана, затем просверлите отверстие по центру длинной оси и подготовьте их поверхности к имплантации, как описано в сопроводительном текстовом протоколе, назначьте имплантаты один слева на бедренной кости и один на правой путем частичной рандомизации.

Это гарантирует, что один имплантат каждого типа окажется у одного и того же животного, и позволяет оптимизировать статистический анализ. Как и в случае со всеми процедурами на животных, получите одобрение протокола от местного комитета по уходу за животными, прежде чем начинать какие-либо эксперименты по этой процедуре. Приобретите молодых крыс Вистар, которые будут весить от 200 до 250 граммов на момент операции.

Усыпляйте по одной крысе за раз, используя ингаляционную анестезию для индукции. Вводите 4%изофтора в кислород со скоростью расход один литр в минуту. Затем используйте 2%изофтора в смеси один литр в минуту закиси азота и 0,6 литра в минуту кислорода.

Чтобы сохранить седацию, проведите стандартный тест на защемление пальца ноги, чтобы убедиться в эффективности седации, прежде чем продолжить процедуру. После полного успокоения нанесите искусственную слезную мазь на оба глаза и введите предоперационный анальгетик через подкожную инъекцию от 0,01 до 0,05 мг на килограмм бупренорфина. Затем оббрейте переднебоковую часть каждой задней ноги, а затем продезинфицируйте операционную область, чередуя три раза с 10% бетадином и 70% этанолом.

Поместите крысу на теплую подушечку для циркуляции воды, чтобы предотвратить переохлаждение во время процедуры с помощью хирургического скальпеля номер 15. Сделайте разрез через кожу и вдоль боковой поверхности бедра, чтобы обнажить мышцу. Затем обнажите дистальный отдел бедренной кости с помощью тупой диссекции, чтобы отклонить мышечные тела минимально инвазивным способом.

Затем соскребите тонкий слой надкостницы, который покрывает бедренную кость с помощью перотового элеватора, чтобы полностью обнажить кортикальную кость для сверления. Следите за тем, чтобы не повредить пластину роста или суставной хрящ коленного сустава во время тупого рассечения или удаления надкостницы. После того, как бедренная кость будет очищена и осмотрена, поверните бедренную кость в сторону, чтобы обнажить переднюю часть дистального отдела бедренной кости.

Также убедитесь, что имеется достаточное количество стерильного физиологического раствора для орошения тканей во время сверления, чтобы избежать перегрева ткани Перед сверлением измерьте расположение двух отверстий на расстоянии 2,5 миллиметра друг от друга по средней линии бедренной кости с помощью штангенциркуля. Затем прикрепите 1,3-миллиметровый зубной заусенец к стоматологическому наконечнику и создайте отверстия, просверлив переднюю кору головного мозга. Затем прикрепите к наконечнику закрутку диаметром 1,3 миллиметра и продлите отверстия через противоположную кору бедренной кости, в результате чего получаются бикортикальные параллельные отверстия.

Наконец, замените заусенец на специальный заусенец для боковой резки и используйте его для соединения отверстий в проксимальном дистальном направлении, формируя место для имплантата. Как только дефект будет завершен, проденьте биоразлагаемый шов через отверстие с помощью прилагаемой иглы и верните его вокруг наружной коры бедренной кости. Затем наденьте имплантат на свободный конец шовной нити и направьте его в дефект, где он должен быть установлен под давлением.

Завяжите шов вокруг латеральной поверхности бедренной кости, чтобы обеспечить стабильность имплантата во время послеоперационного восстановления и на ранних стадиях заживления. С помощью оставшегося шва закройте мышечную ткань, затем обезложите кожную ткань с помощью хирургических скоб. Наконец, введите послеоперационный анальгетик через подкожную инъекцию.

Осматривайте места проведения хирургических операций на наличие признаков инфекции и ежедневно наблюдайте за животными. Исключите животных, которые не полностью восстанавливаются при передвижении, или животных, у которых обнаружены переломы бедренной кости при жертвоприношении После жертвоприношения отделите бедренную кость и очистите кость от окружающих мягких тканей. Немедленно храните его в 15% буферном растворе сахарозы для поддержания увлажненности тканей.

При подготовке к механическим испытаниям нарисуйте тонкую черную линию перманентным маркером на боковой дуге в целях идентификации. Затем обрежьте кость по ширине имплантатов с помощью цилиндрического алмазного жернова, прикрепленного к высокоскоростной системе. Окончательные тестовые образцы состоят из двух костных дуг, прикрепленных к каждой поверхности имплантата.

Для всех испытаний используйте механический испытательный аппарат, оснащенный тензодатчиком, и установите рабочую скорость 30 миллиметров в минуту. Присвойте испытательное значение ноль ньютонов для дуг, которые отваливаются во время подготовки или транспортировки к испытательным образцам. Сначала поместите образец в специальную отрывную форму и стабилизируйте ее, поместив стабилизирующую пластину на заднюю сторону формы.

Затем окружите кортикальную дугу текучим стоматологическим композитом и отверждайте композит в течение 60 секунд с помощью сапфировой плазменной дуги высокоинтенсивного отверждаемого света. Такая конструкция позволяет изолировать 0,5-миллиметровую область периимплантатной кости для последовательного тестирования. После отверждения откройте форму и снимите затвердевший образец блока.

Затем закрепите в тисках сборную копию испытуемого образца и центрируйте блок на основании инстрона. Затем закрепите образец на системе, поместив его в резьбу тисков, 10-фунтовую нейлоновую леску через имплантат и прикрепите свободные концы к движущейся траверсе Для консистенции всегда сначала маркируйте и проверяйте боковую сторону. Затем переместите траверсу в сторону от образца со скоростью 30 миллиметров в минуту, как и раньше, до выхода из строя.

Как только кость оторвется от поверхности имплантата, повторите этот процесс с медиальной дугой, а затем наблюдайте за поверхностями имплантата с помощью препарирующего микроскопа. Здесь представлены SEM-изображения поверхностей имплантатов, подвергнутых пескоструйной обработке, с добавлением нанокристаллов фосфата кальция и без него. Модифицированные наноповерхности выглядят аналогично управляющим поверхностям при 10 000 х, но при 100 000 х наложенная нанотопография, созданная нанокристаллами фосфата кальция, становится вполне очевидной.

Здесь показаны репрезентативные кривые принудительного смещения. Красными линиями обозначены микротопографически сложные поверхности, а черной линией – имплантаты с наложенными нанокристаллами фосфата кальция. Поверхность с добавлением субмикронных топографических особенностей фосфата кальция имела значительно более высокие силы разрушения, чем с неизмененным микрорельефом.

При анализе плоскостей переломов после механических испытаний 92% из тех, у кого кость была заключена в текучий стоматологический композит, сломались в области целевого имплантата. При попытке выполнить эту процедуру важно быть строго внимательным при заливке тестовых образцов из-за их миниатюрного размера и веса. Их сложно точно установить, поэтому необходимо правильно выровнять все перед нанесением стоматологического композита.

После этой процедуры могут быть выполнены передовые методы визуализации, такие как визуализация с помощью обратного рассеяния электронов в сканирующем электронном микроскопе, чтобы ответить на дополнительные вопросы о взаимодействии костного имплантата при значительно большем увеличении.