Kemik-implant Anchorage değerlendirmek için bir Geliştirilmiş Mekanik Test Metodu

Bu prosedürün genel amacı, yeni oluşan onarıcı kemiğin aday implant yüzeylerine tutunmasını ve stabilitesini değerlendirmektir. Bu işlem, öncelikle iki grup özel titanyum implant oluşturularak gerçekleştirilir. Bir grup, temel bir mikro topografya oluşturmak için standart bir kumlama işlemine tabi tutulurken; ikinci grup ise aynı kumlama işleminin yanı sıra üzerine eklenmiş kalsiyum fosfat nanokristallerine tabi tutulur.

İkinci adım, implantların erkek Wistar sıçanlarının distal femuruna dokuz gün boyunca yerleştirilmesidir; bu sürenin sonunda femurlar toplanır. Ardından, femurlar temizlenir ve çevre kemik, implant genişliğinde olacak şekilde kırpılarak implantın her iki yanında kortikal arkın bulunduğu mekanik test numuneleri elde edilir. Son adım ise, test numunelerinin, peri-implant kemiğin 0.5 milimetresini izole eden özel bir ayrılabilir kalıp kullanılarak akışkan bir dental kompozite yerleştirilmesi ve numuneler üzerinde mekanik testlerin gerçekleştirilmesidir.

Nihayetinde, mekanik test sonuçları, aday implant yüzeyinin yeni oluşmuş onarıcı kemik için bir ankraj yüzeyi olarak hizmet etme yeteneğine dair bir değerlendirme sağlar. Bu yöntem, nanometre ölçeğindeki kemik bağlanmasından kaba mikron ölçeğindeki kemik içeri büyümesine kadar, implant yüzey topografyasının farklı ölçek aralıklarının çeşitli kemik ankraj mekanizmaları üzerindeki önemini göstermek için kullanılabilir. Teknik, özellikle yeni oluşmuş onarıcı kemik için ankrajlı yüzeyler gibi aday yüzey tasarımlarının etkilerini ölçmek için uygundur.

Mekanik test bölgesini implant yüzeyinin yarım milimetre yakınıyla sınırladığı için, bu yöntem implant yüzey tasarımının kemik oluşumu üzerindeki etkilerine dair içgörü sağlayabilir ve ayrıca diğer metal, seramik ve polimerik implant malzemelerine de uygulanabilir. Bu prosedüre başlamak için, ticari olarak saf titanyumdan dikdörtgen şeklinde titanyum implantlar hazırlayın, ardından uzun eksen boyunca merkezi bir delik açın ve yüzeylerini beraberindeki metin protokolünde açıklandığı şekilde implantasyon için hazırlayın; implantları kısmi randomizasyon ile birini sol femura, diğerini sağ femura atayın.

Bu, her bir implant tipinden bir tanesinin aynı hayvana yerleştirilmesini sağlar ve istatistiksel analizin optimize edilmesine olanak tanır. Tüm hayvan prosedürlerinde olduğu gibi, bu prosedür için herhangi bir deneye başlamadan önce yerel hayvan bakım komitesinden protokol onayı alın. Cerrahi işlem sırasında ağırlıkları 200 ile 250 gram arasında olacak genç wistar sıçanlar temin edin.

İndüksiyon için inhalasyon anestezisi kullanarak sıçanları tek tek sedatize edin. Dakikada bir litre akış hızında, oksijen içinde %4 izofloran uygulayın. Ardından, dakikada bir litre azot protoksit ve dakikada 0,6 litre oksijen karışımı içinde %2 izofloran kullanın.

Sedasyonu sürdürmek için, prosedüre devam etmeden önce etkili sedasyonu doğrulamak amacıyla standart bir ayak parmağı sıkıştırma testi yapın. Tam sedasyon sağlandığında, her iki göze yapay gözyaşı merhemi uygulayın ve kilogram başına 0.01 ile 0.05 miligram buprenorphine içeren subkutan bir enjeksiyonla preoperatif analjezik uygulayın. Ardından, her bir arka bacağın anterolateral kısmını tıraş edin ve ardından cerrahi alanı %10 Betadine ve %70 ethanol ile üç kez dönüşümlü olarak dezenfekte edin.

İşlem sırasında hipotermiyi önlemek için sıçanı sıcak su sirkülasyon pedine yerleştirin ve 15 numara cerrahi bistüri kullanın. Deri üzerinden ve uyluğun lateral yönü boyunca bir insizyon yaparak kası açığa çıkarın. Ardından, kas gövdelerini minimal invaziv bir şekilde kenara itmek için künt diseksiyon kullanarak distal femur'u açığa çıkarın.

Ardından, delme işlemi için kortikal kemiği tamamen açığa çıkarmak amacıyla, femur üzerinde bulunan ince periost tabakasını bir periost elevatörü kullanarak sıyırın. Künt diseksiyon veya periostun çıkarılması sırasında büyüme plağına veya diz ekleminin eklem kıkırdağına zarar vermemeye dikkat edin. Femur temizlenip incelendikten sonra, distal femurun anterior kısmını açığa çıkarmak için femuru lateral olarak döndürün.

Ayrıca, dokunun aşırı ısınmasını önlemek için delme işlemi sırasında dokuyu irigasyonla yıkamak amacıyla yeterli miktarda steril salin bulunduğundan emin olun. Delme işleminden önce, bir kumpas kullanarak femur orta hattı boyunca 2,5 milimetre arayla iki delik konumu belirleyin. Ardından, bir dental el aletine 1,3 milimetrelik bir dental frez takın ve anterior korteksten delikler açın. Sonrasında, el aletine 1,3 milimetrelik bir twist dental frez takın ve delikleri femurun karşı korteksine kadar genişleterek bikortikal paralel delikler oluşturun.

Son olarak, spiral frezi özel bir yan kesici frez ile değiştirin ve delikleri proksimalden distale doğru birleştirmek için kullanarak implant bölgesi oluşturun. Defekt tamamlandığında, ekli iğneyi kullanarak biyobozunur bir sütürü açıklıktan geçirin ve dış femoral korteks etrafından geri döndürün. Ardından implantı sütürün serbest ucundan geçirin ve basınçla sabitleneceği defektin içine yönlendirin.

Postoperatif iyileşme ve iyileşmenin erken evrelerinde implant stabilitesini sağlamak için süturu femur'un lateral kısmına bağlayın. Kalan süturu kas dokusunu kapatmak için kullanın, ardından deri dokusunu cerrahi zımbalar yardımıyla yeniden konumlandırın. Son olarak, subkütan enjeksiyon yoluyla postoperatif bir analjezik uygulayın.

Cerrahi bölgeleri enfeksiyon belirtileri açısından inceleyin ve hayvanları günlük olarak izleyin. Ambulasyon yeteneği tamamen geri dönmeyen veya sakrifikasyon sırasında femoral kırık saptanan hayvanları çalışma dışı bırakın. Sakrifikasyon sonrası femur kemiğini ayırın ve kemiği çevreleyen yumuşak dokulardan temizleyin. Doku hidratasyonunu korumak için kemiği derhal %15 sakkaroz tampon çözeltisinde saklayın.

Mekanik testlere hazırlık amacıyla, tanımlama için lateral ark üzerine kalıcı markör ile ince siyah bir çizgi çizin. Ardından, yüksek hızlı bir sisteme takılı silindirik elmas frez kullanarak kemiği implantların genişliğine göre kesin. Nihai test örnekleri, implantın her iki yüzüne tutturulmuş iki kemik arktan oluşur.

Tüm testler için yük hücresi ile donatılmış bir mekanik test cihazı kullanın ve çalışma hızını dakikada 30 milimetre olarak ayarlayın. Hazırlık veya numunelere taşıma sırasında düşen arklar için sıfır newton test değeri atayın. İlk olarak, numuneyi özel bir ayrılabilir kalıba yerleştirin ve kalıbın arka tarafına sabitleme plakasını yerleştirerek sabitleyin.

Ardından, kortikal arkı akışkan dental kompozit ile çevreleyin ve safir plazma ark yüksek yoğunluklu ışıkla 60 saniye boyunca polimerize edin. Bu tasarım, tutarlı testler yapabilmek için peri-implant kemiğin 0,5 milimetrelik bir bölgesinin izole edilmesine olanak tanır. Polimerizasyon işleminden sonra kalıbı açın ve sertleşmiş numune bloğunu çıkarın.

Ardından, test örneğinin önceden hazırlanmış bir replikasını mengeneye sabitleyin ve üniteyi Instron tabanında ortalayın. Daha sonra, örneği mengene dişlisine yerleştirerek ve 10 poundluk naylon olta misinasını implanttan geçirip boşta kalan uçlarını hareketli traversle bağlayarak sisteme sabitleyin. Tutarlılık için her zaman önce lateral tarafı etiketleyin ve test edin. Sonrasında, daha önce olduğu gibi, kırılma gerçekleşene kadar traversi saniyede 30 milimetre hızla örnekten uzağa doğru hareket ettirin.

Kemik implant yüzeyinden ayrıldıktan sonra, bu işlemi medial ark ile tekrarlayın ve ardından implant yüzeylerini bir diseksiyon mikroskobu kullanarak inceleyin. Burada, kalsiyum fosfat nanokristaller eklenmiş ve eklenmemiş kumlama uygulanmış implant yüzeylerinin SEM görüntüleri gösterilmektedir. Modifiye edilmiş nano yüzeyler 10.000 x büyütmede kontrol yüzeylerine benzer görünmektedir, ancak 100.000 x ile görüntülendiğinde, kalsiyum fosfat nanokristallerinin oluşturduğu üst üste binmiş nano topografya oldukça belirgin hale gelmektedir.

Temsili zorlanmış yer değiştirme eğrileri burada gösterilmiştir. Kırmızı çizgiler mikro topografik olarak karmaşık yüzeyleri, siyah çizgi ise üzerine kalsiyum fosfat nanokristaller eklenmiş implantları temsil etmektedir. Kalsiyum fosfat altmikron topografik özellikleri eklenen yüzey, modifiye edilmemiş mikro topografiye sahip yüzeye göre anlamlı derecede daha yüksek bozunma kuvvetleri göstermiştir.

Mekanik testler sonrası kırılma düzlemleri analiz edildiğinde, kemiği akışkan dental kompozitle çevrelenmiş örneklerin %92'sinin hedeflenen implant bölgesinden kırıldığı görülmüştür. Bu prosedür uygulanırken, test örneklerinin minyatür boyutları ve ağırlıkları nedeniyle gömme işlemi sırasında çok dikkatli olunması önemlidir. Örneklerin hassas şekilde yerleştirilmesi zor olduğundan, dental kompozit uygulanmadan önce her şeyin düzgünce hizalanması gereklidir.

Bu prosedürün ardından, kemik-implant etkileşimi hakkında ek soruları önemli ölçüde daha yüksek bir büyütmede yanıtlamak için, taramalı elektron mikroskobunda geri saçılan elektron görüntüleme gibi gelişmiş görüntüleme yöntemleri uygulanabilir.