骨 - インプラントアンカレッジ評価するために改良された機械的試験方法

この手順の全体的な目標は、候補のインプラント表面に対して新しく形成された修復骨の固定と安定性を評価することです。これは、最初にカスタムチタンインプラントの2つのグループを作成することによって達成されます。1つのグループは、標準的なグリットブラスト処理で処理して基礎となるマイクロトポグラフィーを作成し、もう1つのグループは、同じグリットブラスト処理とリン酸カルシウムナノ結晶を重ね合わせた処理で処理しました。

第2のステップは、雄のウィスターラットの遠位大腿骨にインプラントを9日間留置し、その時点でフェムを採取することです。次に、フェムを洗浄し、周囲の骨をインプラントの幅に合わせてトリミングし、インプラントの両側に皮質アーチを持つ機械的な試験片を残します。最後のステップは、0.5ミリメートルのインプラント周囲骨を分離するカスタムブレークアウェイモールドを使用して、試験片を流動性のある歯科用複合材料に入れ、試験片の機械的試験を行うことです。

最終的に、機械的試験の結果は、候補のインプラント表面が新たに形成された修復骨の固定表面として機能する能力の評価を提供します。この方法は、ナノメートルスケールでの骨結合からコースミクロンスケールでの骨内部成長まで、骨固定のさまざまなメカニズムに対するインプラント表面トポグラフィーのさまざまなスケール範囲の重要性を実証するために使用できます。この手法は、新たに形成された修復骨の固定面など、候補となる表面デザインの影響を測定するのに特に適しています。

なぜなら、機械的試験領域をインプラント表面の半ミリメートル以内に制限するためです。この方法は、インプラント表面設計の関数として骨形成への影響についての洞察を提供することができ、他の金属、セラミック、ポリマーのインプラント材料にも適用できます。この手順を開始するには、市販の純チタンから長方形のチタンインプラントを製造し、長軸の中央に穴を開け、付属のテキストプロトコルで説明されているように、インプラントの表面を移植用に準備します。

これにより、各インプラントタイプの1つが同じ動物にたどり着くことが保証され、統計分析の最適化が可能になります。すべての動物用処置と同様に、この手順の実験を開始する前に、地元の動物管理委員会からプロトコルの承認を得てください。手術時の体重が200〜250グラムの若いウィスターラットを入手します。

一度に1匹のラットを鎮静させ、吸入麻酔を使用して導入します。.酸素中のフッ素4%を1リットル/分に1リットルの流量で投与します。次に、1分あたり1リットルの亜酸化窒素と1分あたり0.6リットルの酸素の混合物に2%isofのフッ素を使用します。

鎮静を維持するために、手順を続行する前に、標準的なつま先のつま先つま先つまみテストを実施して効果的な鎮静を確認します。完全に鎮静したら、人工涙液軟膏を両眼に塗布し、ブプレノルフィン1キログラムあたり0.01〜0.05ミリグラムの皮下注射を通じて術前鎮痛剤を投与します。.次に、各後肢の前外側を剃り、10%ベタジンと70%エタノールを交互に3回繰り返して手術部位を消毒します。

手術中の低体温症を防ぐために、15番の外科用メスを使用して、ラットを温水循環パッドに置きます。皮膚を貫通し、大腿部の外側に沿って切開を行い、筋肉を露出させます。次に、鈍的解剖を使用して遠位大腿骨を露出させ、低侵襲の方法で筋肉体をそらします。

次に、ペローテエレベーターを使用して大腿骨を覆う骨膜の薄い層をこすり落とし、皮質骨を完全に露出させて穴を開けます。鈍的解剖または骨膜の除去中に、膝関節の成長板または関節軟骨を傷つけないように注意してください。大腿骨の清掃と検査が完了したら、大腿骨を横方向に回転させて、遠位大腿骨の前面を露出させます。

また、組織の過熱を避けるために、穴あけ中に組織を洗浄するために利用できる滅菌生理食塩水が十分にあることを確認してください穴を開ける前に、キャリパーを使用して大腿骨の正中線に沿って2.5ミリメートル離れた2つの穴の位置を測定します。次に、1.3mmのデンタルバリをデンタルハンドピースに取り付け、前皮質に穴を開けて穴を開けます。次に、ハンドピースにツイスト1.3ミリメートルの歯科用バリを取り付け、大腿骨の反対側の皮質を通して穴を延長して、両皮質の平行穴を作ります。

最後に、ツイストバリをカスタムサイドカッティングバリに交換し、それを使用して近位方向の穴を接合し、インプラントの部位を形成します。欠損が完了したら、付属の針を使用して生分解性縫合糸を開口部に通し、大腿骨外側皮質の周りに戻します。次に、インプラントを縫合糸の自由端に通し、圧力がかかるべき欠陥に導きます。

大腿骨の外側の側面の周りに縫合糸を結び付けて、術後の回復期や治癒の初期段階でインプラントの安定性を確保します。残りの縫合糸を使用して筋肉組織を閉じ、次に外科用ステープルを使用して皮膚組織を休ませます。最後に、皮下注射を通じて術後鎮痛薬を投与します。

手術部位に感染の兆候がないか検査し、動物を毎日監視します。歩行が完全に回復しない動物や、犠牲時に大腿骨骨折が見つかった動物は除外します 犠牲時には、大腿骨を剥離し、周囲の軟組織の骨をきれいにします。すぐに15%ショ糖緩衝液に保管して、組織の水分補給を維持してください。

機械的試験の準備として、識別のために外側アーチの油性マーカーに細い黒い線を引きます。次に、高速システムに取り付けられた円筒形のダイヤモンドバリを使用して、骨をインプラントの幅にトリミングします。最終的な試験片は、インプラントの各面に取り付けられた2つの骨のアーチで構成されています。

すべての試験にロードセルを備えた機械試験装置を使用し、動作速度を毎分30ミリメートルに設定します。試験片への準備または輸送中に脱落するアーチの試験値ゼロニュートンを割り当てます。まず、試料をカスタムの分離型に入れ、安定化プレートを型の後側に配置して安定させます。

次に、皮質アーチを流動性のある歯科用複合材料で囲み、サファイアプラズマアーク高強度硬化光を使用して複合材料を60秒間硬化させます。この設計により、インプラント周囲骨の0.5ミリメートル領域を分離し、一貫したテストを行うことができます。硬化後、型を開き、硬化した試験片ブロックを取り外します。

次に、試験片のプレハブレプリカを万力に固定し、ユニットをインストロンのベースの中央に配置します。次に、サンプルをインプラントを介して10ポンドのナイロン釣り糸であるバイススレッドに配置して、サンプルをシステムに固定し、緩い端を移動クロスヘッドに取り付けます一貫性を保つために、常に最初に側面にラベルを付けてテストします。次に、前回と同様にクロスヘッドを毎分30mmでサンプルから離します。

骨がインプラント表面から引き離されたら、このプロセスを内側弓で繰り返し、解剖顕微鏡を使用してインプラント表面を観察します。ここに示されているのは、リン酸カルシウムナノ結晶を添加した場合と添加しない場合で提示されたグリットブラストされたインプラント表面のSEM画像です。改質されたナノ表面は、10, 000 xのコントロール表面と似ていますが、100, 000 xで見ると、リン酸カルシウムナノ結晶によって作成された重ね合わせたナノトポグラフィーが非常に明白になります。

代表的な強制変位曲線を以下に示します。赤い線は微細な地形的に複雑な表面を表し、黒い線はリン酸カルシウムナノ結晶を重ね合わせたインプラントを表しています。リン酸カルシウムサブミクロンのトポグラフィーを添加した表面は、未改変のマイクロトポグラフィーを添加した表面よりも破壊力が有意に高かった。

機械的試験後の骨折面の分析では、骨が流動性のある歯科用複合材料に包まれている人の92%が、標的のインプラント領域内で骨折しました。この手順を試みる際には、試験片のミニチュアサイズと重量のため、試験片をポッティングする際には細心の注意を払うことが重要です。正確に配置するのが難しいため、歯科用コンポジットを適用する前にすべてを適切に位置合わせする必要があります。

この手順に続いて、走査型電子顕微鏡での後方散乱電子イメージングなどの高度なイメージング方法を実行して、骨インプラントの相互作用に関する追加の質問に大幅に高い倍率で答えることができます。