Calvarial modell av Ben styrking i kanin for vurdering av Bone vekst og Neovascularization i Bone substitusjon materialer

Summary

Her presenterer vi en kirurgisk protokoll i kaniner med sikte på å vurdere bein substitusjon materialer i form av bein regenerering kapasiteter. Ved å bruke PEEK sylindere fast på kanin hodeskaller, osteoconduction, osteoinduction, Osteogenesis og vasculogenesis indusert av materialene kan evalueres enten på Live eller euthanized dyr.

Abstract

Det grunn-prinsippet av kaninen calvarial modell er å avle ny Ben tissue loddrett på toppen av det kortikale del av hodeskallen. Denne modellen tillater vurdering av bein substitusjon materialer for oral og kraniofacial bein regenerering i form av bein vekst og neovascularization støtte. Når dyrene er anesthetized og ventilert (endotrakeal intubering), fire sylindere laget av polyeter Eter keton (PEEK) er skrudd på skallen, på begge sider av medianen og koronale sting. Fem intramedullær hull er boret i benet området avgrenset av hver sylinder, slik at tilstrømningen av benmargceller. Materialet prøvene er plassert i sylindere som er så lukket. Til slutt er operasjonsstedet sutured, og dyrene våkner. Bone vekst kan vurderes på levende dyr ved hjelp av microtomography. En gang dyrene er euthanized, Ben oppblomstringen og neovascularization kanskje være vurdert av benytter microtomography, immun-histologi og immunofluorescence. Ettersom evalueringen av et materiale krever maksimal standardisering og kalibrering, vises den calvarial modellen ideelt. Tilgang er veldig enkelt, kalibrering og standardisering er tilrettelagt ved bruk av definerte sylindere og fire prøver kan vurderes samtidig. Videre, bo tomografi kanskje bli brukt og til sist en stor nedgang inne dyrene å bli euthanized kanskje være foregripe.

Introduction

Den calvarial modellen av bein styrking ble utviklet på 90-tallet med sikte på å optimalisere begrepet guidet bein regenerering (GBR) i muntlig og kraniofacial kirurgisk domene. Det grunnleggende prinsippet i denne modellen er å vokse nytt bein vev vertikalt på toppen av den kortikale delen av skallen. For å gjøre dette, en reaktor (f. eks Titan-Dome,-sylinder eller-buret) er festet på skallen for å beskytte benet regenerering utført av en pode (f. eks, hydrogel, bein erstatning, etc.). Ved hjelp av denne modellen, Titan eller keramiske bur^1,2,3,4,5,6, GBR membraner^{7,8,9 ,10}, osteogen faktorer¹¹,^12,13,^14,15,^16,17, nye bein erstatninger^{12,16,17,18,19,20},^{21,22,23 , 24} priser og ^{, 25} priser og ^{, 26} i ^{, 27} andre priser ^{, 28} flere ^{, 29} eller mekanismen for neovascularization under bein regenerering prosessen³⁰ ble vurdert.

Fra et translational synspunkt representerer calvarial modellen en en-vegg defekt som kan sammenlignes med en klasse IV defekt i kjeven³¹. Målet er å dyrke nye bein over et kortikale område, uten noen lateral støtte fra endogene bein vegger. Modellen er således ekstremt streng og vurderer det virkelige potensialet til vertikal osteoconduction over den kortikale delen av benet. Hvis modellen som beskrives her, hovedsakelig er dedikert til vurderingen av osteoconduction i bein erstatninger, kan Osteogenesis og/eller osteoinduction også vurderes, i tillegg til vasculogenesis^{1,2,3, 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}.

I all vesentlighet for etikken, praktisk og økonomisk anledninger, det calvarial modell var bebygget inne kaninen i hvilket benet metabolisme og struktur er helt relevant når sammenlignet med human³². Av de 30 referansene sitert ovenfor, 80% brukte kanin calvarial modell^{1,2,3,4,5,6,7,8 ,9,10,11},^{12,13,14,15,17,22, 23,26,27,28},^29,30,33, og dermed demonstrere relevansen av denne dyre modellen. I 2008, den Busenlechner gruppen overført calvarial modellen til grisen, slik at sammenligningen av åtte bein erstatninger samtidig²⁰ (sammenlignet med to bein erstatninger med kaninen). På den annen side, vår gruppe overført kaninen calvarial modellen til sau. Kort sagt, Titanium kupler ble plassert på sau hodeskaller å karakterisere osteoconduction av en ny 3D-trykt bein erstatning. Disse studiene tillot oss å utvikle og mestre calvarial modellen og dens analyse^16,21.

De tre siste studiene sitert¹⁶,^20,21, sammen med flere andre undersøkelser^{12,17,18,19,22, 23,24,26,27},²⁸,²⁹, bekreftet det store potensialet i calvarial-modellen som en screening og karakterisering Modell. Men selv om resultatene innhentet var ganske tilfredsstillende, de også påpekt noen begrensninger: (1) bruk av Titan kupler, som hindret røntgen spredning og i sin tur Live Micro-CT bruk. Disse kunne ikke fjernes før histologiske behandling, tvinger forskerne til å legge inn prøvene i Poly (metyl akrylat) harpiks (PMMA). De resulterende analysene ble derfor i stor grad begrenset til topografi. (2) høye økonomiske kostnader, spesielt på grunn av kostnadene for dyrene, og kostnader knyttet til logistikk, vedlikehold og kirurgi av dyrene. (3) vanskeligheter med å oppnå etiske godkjenninger for store dyr.

En fersk studie av Polo, et al.²⁶ i stor grad forbedret modellen på kaninen. Titanium kupler ble erstattet av lukkes sylindere som kunne fylles med et konstant volum av materiale. Fire av disse sylindere ble plassert på kanin hodeskaller. Ved ferdigstillelse, kan sylindere fjernes slik at biopsier var metall-fri, innføre mye mer fleksibilitet om prøven behandling. Kaninen calvarial modell ble attraktiv for samtidig tester med lavere omkostningene, lett dyr handling og tilrettelegging av eksemplar bearbeiding. Dra nytte av disse siste utviklingen, har vi ytterligere forbedret modellen ved å erstatte Titan med PEEK å produsere sylindere, og dermed gir røntgen spredning og bruk av microtomography på levende dyr.

I denne artikkelen vil vi beskrive anestesi og kirurgi prosesser og viser eksempler på utganger som kan fås ved hjelp av denne protokollen, dvs., (Immuno-) histologi, histomorphometry, live og ex vivo microtomography å evaluere mekanismer av bein regenerering og kvantifisere den nye bein syntese støttes av bein erstatning materialer.

Protocol

I tråd med sveitsiske juridiske krav ble protokollen godkjent av en akademisk komité og overvåket av kantonale og føderale veterinær myndigheter (autorisasjoner n ° GE/165/16 og GE/100/18). 1. bestemte enheter og dyr Sylindere Maskin sylindere med lateral stabiliserende tabs ut av PEEK å ha indre diameter på 5 mm, ytre diameter på 8 mm og en høyde på 5 mm (figur 1). Maskin PEEK caps med en design som till…

Representative Results

Modellen som beskrives her, er dedikert til vurderingen av osteoconduction i bein erstatninger. Osteogenesis og-eller osteoinduction av bein erstatter enten (pre-) cellularized eller lastet med bioaktive molekyler kan også vurderes, samt vasculogenesis1,2,3,4, 5 andre priser , 6 andre priser …

Discussion

Modellen er beskrevet her er enkel og bør utvikles ganske enkelt så lenge alle trinnene er fulgt og utstyret er egnet. Som protokollen beskrevet er en kirurgisk metode, alle trinnene vises kritisk og må følges riktig. Det er viktig å være trent for dyreforsøk, spesielt i kanin håndtering og anestesi. Ikke nøl med å be om profesjonell anesthetist og veterinær hjelp. Det er avgjørende å insistere på den daglige visuelle overvåking av dyr før og etter Sutur fjerning. Selv om huden fra skallen er tykk, rikeli…

Materials

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