Здесь мы представляем хирургический протокол у кроликов с целью оценки костного замещения материалов с точки зрения способности к регенерации костей. С помощью цилиндров PEEK, закрепленных на черепах кроликов, остеопроводлении, остеоиндукции, остеогенеза и васкулогенеза, индуцированных материалами, можно оценивать либо на живых, либо на эвтаназии животных.
Основной принцип кроличьей модели кролика заключается в том, чтобы выращивать новую костную ткань вертикально поверх корковой части черепа. Эта модель позволяет оценить материалы замены костей для пероральной и черепно-мозговой регенерации костей с точки зрения роста костей и поддержки неоваскуляризации. После того, как животные обезболиваются и проветриваются (эндотрахеальная интубация), четыре цилиндра из полиэтилеера эфира кетона (PEEK) привинчиваются на череп, по обе стороны от средних и корональных швов. Пять интрамедуллярных отверстий пробурены в костной области, делимитированных каждым цилиндром, что позволяет приток клеток костного мозга. Образцы материала помещаются в цилиндры, которые затем закрываются. Наконец, хирургическое место зашивается, и животные пробуждаются. Рост костей можно оценить на живых животных с помощью микротомографии. После эвтаназии животных рост костей и неоваскуляризация могут быть оценены с помощью микротомографии, иммуногистологии и иммунофлуоресценции. Поскольку оценка материала требует максимальной стандартизации и калибровки, клизменная модель выглядит идеальной. Доступ очень прост, калибровка и стандартизация облегчаются использованием определенных цилиндров и четыре образца могут быть оценены одновременно. Кроме того, можно использовать живую томографию, и в конечном итоге можно ожидать значительного сокращения числа животных, которые должны быть усыплены.
Кальвариальная модель увеличения костей была разработана в 90-х годах с целью оптимизации концепции управляемой регенерации костей (GBR) в устной и черепно-мозговой хирургической области. Основной принцип этой модели заключается в том, чтобы выращивать новую костную ткань вертикально поверх корковой части черепа. Для этого реактор (например, титан-купол, цилиндр или клетка) фиксируется на черепе для защиты регенерации костей, проводимой трансплантатом (например, гидрогелем, заменителем костей и т.д.). С помощью этой модели, титанаили керамических клеток 1, 2,3,4,5,6, GBR мембраны7,8,9 ,10, остеогенные факторы11,12,13,14,15,16,17,новая кость заменители12,16,17,18,19,20,21,22,23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 или механизм неоваскуляризации в процессе регенерации костей30 были оценены.
С переводческой точки зрения, кальвариальная модель представляет собой одностенный дефект, который можно сравнить с дефектом класса IV в челюсти31. Цель состоит в том, чтобы вырастить новую кость над корковой областью, без какой-либо боковой поддержки эндогенных костных стенок. Таким образом, модель является чрезвычайно жесткой и оценивает реальный потенциал вертикальной остеопроводимости над корковой частью кости. Если описанная в настоящем случае модель в первую очередь посвящена оценке остеопроводимости у заменителей костей, то также может быть оценен авеогенез и/или остеоиндукция, а также васкулогенез1,2,3, 4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29,30.
По существу по этическим, практическим и экономическим причинам, кальвариальная модель была разработана в кролика, в котором метаболизм костей и структура весьма актуальны по сравнению с человеком32. Из 30 приведенных выше ссылок 80% использоваликроличья кальвариальная модель 1,2,3,4,5,6,7,8 ,9,10,11,12,13,14,15,17,22, 23,26,27,28,29,30,33, таким образом демонстрируя актуальность этой модели животных. В 2008 году группа Busenlechner перенесла клизменную модель свиньи, чтобы позволить сравнение восьми заменителей костей одновременно20 (по сравнению с двумя заменителями кости с кроликом). С другой стороны, наша группа передала кролика calvarial модели овец. Короче говоря, титановые купола были размещены на черепах овец, чтобы охарактеризовать остеопроводцию нового 3D-печатного костного заменителя. Эти исследования позволили нам разработать и освоить кальвариальную модель и ее анализ16,21.
В последних трех исследованиях приводится16,20,21, вместе с рядом других исследований12,17,18,19,22, 23,24,26,27,28,29, подтвердил большой потенциал кальвариантной модели в качестве скрининга и характеристики Модели. Однако, несмотря на то, что полученные результаты были вполне удовлетворительными, они также указали на некоторые ограничения: (1) Использование титановых куполов, которые предотвращали рентгеновское диффузию и, в свою очередь, живило использование микроКТ. Они не могут быть удалены до гистологической обработки, заставляя исследователей вставлять образцы в поли (метил-метакрилат) мели (PMMA). Таким образом, полученный анализ в значительной степени ограничивался топографией. (2) Высокие финансовые затраты, особенно из-за стоимости животных, и расходы, связанные с логистикой, обслуживанием и хирургии животных. (3) Трудности для получения этических разрешений для крупных животных.
Недавнее исследование Polo, et al.26 в значительной степени улучшило модель на кролика. Титановые купола были заменены замкнутыми цилиндрами, которые могли быть заполнены постоянным объемом материала. Четыре из этих цилиндров были помещены на черепа кролика. По завершении строительства цилиндры можно было бы удалить таким образом, чтобы биопсия была без металла, что вводило гораздо большую гибкость в отношении обработки образцов. Модель кроличьего калибра стала привлекательной для одновременного тестирования с меньшими затратами, легкой обработкой животных и упрощением обработки образцов. Воспользовавшись этими последними разработками, мы еще больше усовершенствовали модель, заменив титан на PEEK для производства цилиндров, тем самым позволяя рентгеновскую диффузию и использование микротомографии на живых животных.
В этой статье мы описаем анестезию и хирургические процессы и покажем примеры выходов, которые могут быть получены с помощью этого протокола, т.е. (иммуно-) гистологии, гистоморфографии, живой и экс-виво микротомографии для оценки механизмов костей регенерации и количественно нового синтеза костей поддерживается костной заменителя материалов.
Описанная в настоящем случае модель проста и должна быть разработана довольно легко до тех пор, пока все шаги следуют и оборудование подходит. Поскольку описанный протокол является хирургическим методом, все шаги кажутся критическими и должны соблюдаться должным образом. Очень важно, …
The authors have nothing to disclose.
Авторы в долгу перед Geistlich AG (Wolhusen, CH) и Фондом остеологии (Lucerne, CH) (грант n-18-049) за их поддержку, а также Global D (Brignais, FR) за предоставление винтов. Особая благодарность д-р Б. Шефер из Geistlich. Мы также благодарны Элиане Дюбуа и Клэр Херрманн за их отличную гистологическую обработку и их драгоценные советы. Наконец, мы тепло признаем Ксавье Белин, Сильви Руле и вся команда Pr Валид Хабре, “экспериментальная хирургия Dpt”, за их замечательную техническую помощь.
Drugs | |||
Enrofloxacine Baytril 10% | Bayer | Antibiotic | |
Fentanyl | Bischel | For analgesia | |
Ketalar 50mg/ml | Pfizer | Ketamine for anesthesia | |
Lidohex | Bichsel | Lubricating gel for the eyes | |
Opsite | Smith and Nephew | 66004978 | Sprayable dressing |
Povidone iodine 10%, Betadine | Mundipharma | anti-infective agent | |
Propofol 2% | Braun | 3538710 | For anesthesia |
Rapidocain 2% | sintetica | Local anesthesia | |
Ringer-acetate | Fresenius Kabi | Volume compensation | |
Rompun 2% | Bayer | Xylazin for anesthesia | |
Sevoflurane 5% | Abbvie | For anesthesia | |
Sterile saline | Sintetica | ||
Temgesic | Reckitt Benckiser | Buprenorphine hydrochloride, analgesia | |
Thiopental Inresa | Ospediala | For anesthesia | |
Xylocaine 10% spray | Astra Zeneca | For intubation | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Fresenius Vial pilot C | Imexmed | Infusion pump | |
Heated pad | Harvard Apparatus | ||
Suction dominant 50 | Medela | ||
Suction tubing Optimus | Promedical | 80342.2 | |
Surgical motor | Schick dental | Qube | Drilling of intramedullary holes |
Ventilation | Maquet Servo1 | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Material | |||
Cylinders and caps | Boutyplast | Customized | composition: PEEK (poly ether ether ketone) |
Manual self-retaining shaft | GlobalD | ACT1K | |
Mobile handle for self-retaining shaft | GlobalD | MTM | |
Self- drilling screws | GlobalD | VA1.2KL4 | cross-drive screws composed by Titanium grade5, ISO 5832-3 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Surgical tray | |||
Endotracheal tube Shiley diameter 2,5mm | Covidien | 86233 | For intubation |
Endotracheal tube Shiley diameter 4,9mm | Covidien | 107-35G | For intubation |
Ethicon prolene 4-0 | Ehticon | 8581H | Non-resorbable suture |
Forceps | Marcel Blanc | BD027R | 145 mm |
Intubation catheter | Cook medical | Guide for intubation | |
Needlle holder | Marcel Blanc | BM008R | |
Needles BD Microlance3 | Becton Dickinson | 300300/304622 | 26G; 18G |
Periosteal | HU-Friedy | P9X | |
Round surgical burs | Patterson | 78000 | 0.8 mm in diameter, Drilling of intramedullary holes |
Scalpel | Swann-Morton | n°10 and n°15 | |
Scissors | Marcel Blanc | 00657 | 180 mm |
Syringes Omnifix | Braun | 4616057V | 5ml, 10ml and 50ml |
Venflon G22 | Braun | 42690985-01 | Vasofix safety for the ear iv line |