Conectados:Tijerina reginaldo Mi Perfil Entrar Institucional Salir Inicio> Ciencia de los Materiales> Polymer Science & Technology general> Journal of Biomedical Materials Parte Investigacin A> Vol 89A Nmero 3> ResumenDIARIO DE HERRAMIENTAS Recibe alertas de nuevos contenidos Obtener RSS feed Alta en mi perfil Obtener Copia de muestra Dselo a tu bibliotecarioREVISTA MEN Diario InicioENCONTRAR PROBLEMAS Edicin Actual Todos los nmeros Cuestiones virtualesENCONTRAR ARTCULOS Early View Artculos Aceptados La mayora ConsultadoTENER ACCESO Suscribirse / RenovarPARA CONTRIBUYENTES OnlineOpen Normas de autores Presentar un artculoACERCA DE ESTA REVISTA Informacin general Consejo Editorial Permisos Publicidad ContactoCARACTERSTICAS ESPECIALES Otros recursos Wiley Job Network Empleos

Usted tiene acceso al texto completo de este contenidoEfecto de la rugosidad de la superficie, la porosidad, y un recubrimiento de fosfato de calcio reabsorbible en la osteointegracin de titanio en un modelo minipig1. Markus Schwarz LR1, *,2. Markus Kowarsch1,3. Steffen Rose1,4. Kristianna Becker2,5. Tamara Lenz3y6. Lutz Jani4Artculo publicado por primera vez en lnea: 28 APR 2008DOI: 10.1002 / jbm.a.32000Copyright 2008 Wiley peridicos, Inc.Problema

Journal of Biomedical Materials Parte Investigacin A89A Volumen,Nmero 3,pginas 667-678,01 de junio 2009

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ResumenEl objetivo de este estudio fue comparar la osteointegracin de cuatro superficies diferentes de implantes en el modelo de fmur minipig Gttingen.Ellos fueron preparados por glasspearlblasting (A), chorro de arena (B) y titaniumplasma pulverizacin (C y D).Superficie D recibi, adems, una capa electroqumicamente depositada de un fosfato de calcio reabsorbible (CaP) capa, compuesto principalmente de brushita.Tamao de la muestra fue n = 20 por grupo.Los implantes se colocan en los sitios intertrocantreas y intercondilares de ambos fmures.Despus de 12 semanas, el anclaje del implante se midi por el ensayo de extraccin y mediciones de histomorfometra se llevaron a cabo en la interfase hueso-implante.De anclaje de implante fue de 0,7 0,3 MPa para la superficie A, 3,2 0,6 MPa para la superficie de B, 6,5 1,5 MPa para la superficie C y 7,3 1,9 MPa para la superficie D. Las diferencias entre superficies fueron estadsticamente significativas, con excepcin de C y D. La rigidez de la interfaz hueso-implante no mostr ninguna diferencia estadsticamente significativa entre las superficies.Despus de extraccin, superficie A y B mostr casi sin puntos de hueso, mientras que en las superficies se encontraron C y D restos seos.Contacto hueso-implante fue de 1,9 1,1% para la superficie A, 10,5 3,6% para la superficie B, 22,4 4,5% para la superficie C y 48,8 4,5% para la superficie D. Las diferencias fueron estadsticamente significativas.Ubicacin del implante, intercondylar intertrocantrea y, no afecta a los datos.En este modelo minipig, superficies ms speras mostraron una mejor osteointegracin.Despus de 12 semanas de cicatrizacin, la capa de CaP reabsorbible mejora de forma significativa el contacto hueso-implante, pero no el nivel de anclaje.Los resultados tambin sugieren que la prueba de extraccin debe ser evaluado crticamente para determinar la resistencia al cizallamiento entre el hueso y las superficies porosas. 2008 Wiley peridicos, Inc. J Biomed Mater Res 2009

INTRODUCCINOseointegracin de los implantes de titanio est influenciado por sus propiedades superficiales.Este ltimo se puede mejorar mediante el uso de una rugosidad superior, porosidad, o recubrimientos bioactivos.1-7Esto se puede evaluar mecnicamente por la fijacin del implante y por la realizacin de anlisis histomorfomtrico de los niveles de aposicin sea junto con la determinacin de las propiedades de los huesos circundantes.Diversas superficies de los implantes estn en la aplicacin clnica.Ellos se preparan de acuerdo con el procesamiento de superficie distinta.3,5,8En este estudio, las superficies de plasma rociado con chorro de arena y titanio, que han estado en uso clnico durante un largo tiempo, han sido seleccionados para abordar simultneamente la relacin entre la rugosidad del implante, de anclaje de implante, y el nivel de contacto hueso-implante.Tambin se aadi un superficie de baja rugosidad para investigar a gran escala de la influencia de la rugosidad de anclaje y el contacto hueso-implante.Con recubrimientos de hidroxiapatita bioactivos (HA), el tiempo para obtener la oseointegracin se acorta6,9,10y el implante de fijacin se incrementa en trminos de cantidades de aposicin sea6,7,11y el implante de anclaje.7,12Estas propiedades osteophilic podran deberse a la liberacin en el medio ambiente sea de Ca y PO4iones a partir de la fase amorfa soluble, presentes en el recubrimiento de HA.9,13La capa de HA se mantiene en la interfaz, incluso despus del perodo de osteointegracin.Se puede reabsorbe con el tiempo, y ponen en peligro la estabilidad de la interfaz hueso-implante.9,10,14,15Capas de CaP reabsorbibles pueden ayudar a evitar la preocupacin a largo plazo de los recubrimientos de HA rociados con plasma.16Dicha capa se obtuvo mediante la deposicin electroqumica de una capa fina capa hecha de principalmente brushita y HA.16Esta capa es bioactivo y reabsorbible dentro de 6 . 12 semanas17,18Este recubrimiento bioactivo reabsorbible se aadi tambin a este grupo de superficies con el fin de investigar su efecto, adems de una superficie de una rugosidad dada.El porcina se ha informado de que un modelo animal que presenta similitudes con la fisiologa sea humana.19-22Adems, hay una serie de estudios que tratan el tema de osteointegracin que han sido realizados con este animal.7,11,19,21,23 -25Esta es la razn por la cual se utiliz el minipig Gttingen aqu para probar las superficies de implantes ortopdicos.Despus de un modelo en particular, los implantes se implantaron transcortically en los fmures en dos lugares: intertrocantrica y intercondlea.23,24Por lo tanto, adems de las superficies, este estudio tambin evala el modelo de distribucin del implante.El objetivo de este estudio fue comparar el nivel de oseointegracin de cuatro superficies diferentes en el minipig Gttingen.El objetivo era (1) para medir la fijacin mecnica en trminos de resistencia al cizallamiento (MPa) y la rigidez (MPa / mm) de la interfaz y (2) para determinar el nivel de la osteointegracin en trminos del porcentaje en ongrowth seo en el implante -surfaces y aadir parmetros descriptivos de la estructura sea.26

Materiales y mtodosImplantesImplantes cilndricos, 30 mm 8 mm, con un agujero hilo central (M4) en un lado frontal y una ranura en el otro lado del frente fueron mecanizadas, y cuatro diferentes tipos de superficies (A, B, C, y D) fueron preparado (Figs.1y2).Tamao de la muestra para cada grupo de la superficie fuen= 20, por lo que se evaluaron 80 implantes.

Figura 1.Las probetas de ensayo cilndricas: (A) glasspearlblasted, (B) con chorro de arena, (C) recubierta con spray de plasma de titanio (TPS), (D) TPS con Bonit, una capa de CaP reabsorbible.A la vanguardia de los orificios de rosca hembra (M4), utilizados para la implantacin y las pruebas-nido se pueden ver.

Figura 2.micrografas SEM de los cuatro tipos de implantes: (A) muestra el tipo A en un aumento x 500, (B) la superficie con chorro de arena (granos visto en la parte inferior izquierda y la esquina superior derecha) en una magnificacin 500.(C) La superficie TPS 250 aumentos.(D) El recubrimiento de CaP tras autoclave.La tpica formacin de granos y placas (longitud: 10 a 20 micras) se conserva17, as como la relacin Ca / P de 1.1 (aqu: 1,14); 400 aumentos (con permiso de DOT GmbH, Rostock, Alemania).Los implantes que sirvieron para preparar tipos de superficie A y B fueron hechas de TiAl6V4 (Mechanische Werkstatt Roche Weidmann, Lostorf, Suiza).Superficie A se obtuvo por perlas de cristal de voladura, y la granulometra fue 90-150 micras.Superficie B se obtuvo mediante chorro de arena (tamao de grano: K24).Las superficies C y D fueron mecanizadas de TiAl6V4 (ISO 5832-3), as;que eran ms de plasma rociado en vaco (DOT GmbH, Rostock, Alemania) con partculas de titanio hechas de titanio grado IV (ISO 5832-2).Espesor del revestimiento era ~ 250 m, y la porosidad fue de 28% con un tamao de poro de 41 micras (especificaciones del fabricante; DOT GmbH Rostock, Alemania).Implantes de superficie D recibieron adems una capa de 20 micras de un electroqumicamente depositado16fosfato de calcio obtenidos principalmente de brushita (CaHPO4 2H2O) y una fase de hidroxiapatita (BONIT, DOT GmbH, Rostock, Alemania).Este revestimiento se ha caracterizado en otro lugar y mostr una relacin Ca / P de 1,1.17,18Este recubrimiento bioactivo se ha informado para disolver el plazo de 6-12 semanas.17,18Rugosidad del implante se evalu con un concepto Perthometer (Fa. Mahr, Gttingen, Alemania), utilizando una fuerza de contacto de 0,9 mN.Un implante fue tomada al azar de cada grupo y se midi 10 veces en diferentes regiones.Tipos A y B se midieron en una distancia de 17,5 mm, y los tipos C y D en 5,6 mm, respectivamente.El Ra, Rz y el Pt se midieron para caracterizar cada grupo de implante (TablaI).Estos implantes no se implantaron.ABCD

1. Se dan los valores y las desviaciones estndar () de los parmetros Ra, Rz, y Pt, la caracterizacin de las cuatro superficies evaluadas.

Ra (m)0,80 0,034,3 0,4528,36 4,8228,41 4,97

Rz (micras)5,81 0,5532.54 3.68131.52 13.68125.36 17.89

Pt (micras)7,76 0,9943.17 4.33286.97 5.75317.68 41.61

Tabla I.Medidas de rugosidad de los Grupos de Implantes

Ra es la media aritmtica de la desviacin absoluta de la lnea media a lo largo de la longitud de muestreo.Rz es la media aritmtica de los cinco picos ms altos del perfil y los cinco valles del perfil ms bajo en toda la traza de medicin.Pt es el pico mximo al valle de toda la traza de medicin.Antes de la implantacin, las superficies A, B, C y los implantes se limpiaron ultrasnicamente (SONOREX de Super RK 514 BH, Bandelin electrnica, Berln, Alemania) durante 20 min en 80% de alcohol.Superficie D se purific de manera diferente con el fin de preservar la capa de CaP.Tambin se limpi con agitacin en el 80% de alcohol con un agitador (SA 501 digital, Janke y Kunkel IKA-Labortechnik GmbH & Co KG, Staufen, Alemania).Despus de que el procedimiento de limpieza se autoclave todos los implantes.El tratamiento trmico de la capa de CaP hasta 200 C no altera ni la morfologa de la superficie o la relacin Ca / P.Los implantes fueron implantados en los fmures de 20 mujeres adultas, 51-a 70 meses de edad (mediana: 59 meses, con una media 59,4 meses) minipigs Gttingen.Modelo animalEl experimento fue autorizado por el comit local (Regierungsprsidium Karlsruhe Ref. 35-9185,81 / 128/99).Bajo anestesia general (premedicacin: 4 mg / kg por va intramuscular azaperona, la induccin: 10 mg / kg de ketamina, y 1 mg / kg por va intramuscular midazolan, mantenimiento: isofluorano en O2: N2O = 1: 2, fentanilo adicional 0,1 mg / kg si es necesario) los implantes se colocaron transcortically en las partes proximales y las partes distales de los fmures en ambos sitios.En cada animal se implantaron cuatro cuerpos de prueba con el tipo de superficie idntica.Antes de la seccin de la piel, los animales recibieron una sola inyeccin de antibitico (cefalosporina).Para cada tipo de superficie (A, B, C, y D) Tamao de la muestra fue den= 20, y 10 se coloca en el rea intercondlea y 10 en el intertrocantrica.Los implantes fueron colocados de acuerdo a la tcnica de ajuste a presin.El dimetro de cada implante se midi intraoperatoriamente mediante el uso de un calibrador deslizante en cinco regiones diferentes con contactos puntiformes en cada implante;como el dimetro nominal (8 mm) de los implantes cilndricos se consider como no mantenido por los diferentes tratamientos de superficie (chorreado y revestimiento).Las mandbulas de la pinza se mueven y toc suavemente para evitar daos a las estructuras superficiales.Las mediciones tambin eran necesarios y se utilizan para el clculo de la resistencia al cizallamiento.El orificio del hueso correspondiente se subdimensiona por 0,1 mm.Por lo tanto cada hoyo fue elaborado de forma individual para cada implante.Por ejemplo, si el dimetro de un implante se midi como 8,1 mm, el agujero en el hueso fue escariado con el 8,0-mm escariador de sujecin.Camas implantes fueron cuidadosamente elaboradas a mano con los exprimidores de mandril por las siguientes razones: para evitar alteraciones trmicas en el sitio de implantacin del hueso, para garantizar una dimensin exacta-implante especfico de tamao insuficiente, y para lograr una superficie de hueso alisado en el agujero perforado.Despus de la implantacin, las heridas se cerraron en capas.Las posiciones de los implantes fueron comprobados radiogrficamente (. Fig3).Despus de la operacin, la carga completa se le permiti.Los analgsicos fueron dadas de acuerdo con el grado de dolor, (Phenylbutazon o buprenorfina Temgesic).El perodo de curacin se termin de acuerdo con el protocolo despus de 12 semanas.

Figura 3.Radiografa tomada despus de la ciruga muestra la ubicacin de los implantes en los fmures.Inmediatamente despus del sacrificio, los fmures fueron separados y almacenados hmedo en NaCl fisiolgica.Implantes en cada animal fueron asignados a someterse a cualquiera de los ensayos mecnicos o evaluacin histomorfomtrico.De esta manera, (por ejemplo, intertrochanterical) el implante colocado en un lado se someti a pruebas mecnicas, mientras que el implante en el otro lado, intertrochanterical as, se utiliz para la evaluacin histomorfomtrico.En el sitio intercondlea, la asignacin (izquierda y derecha) se invirti.As, en cada nivel (intertrocantrea o intercondlea) un lado se puso a prueba mecnicamente mientras que el otro lado se prob histomorphometricaly, con muestras igualmente representados en el mismo animal en una situacin de cruce.Pull-out procedimientoLos ensayos mecnicos fueron ejecutados en el da del sacrificio.Las pruebas-nido se llevaron a cabo con una mquina universal de ensayos (Z 020, Zwick, Ulm, Alemania).Los implantes fueron montados en yeso (Super-Rock, SW-Dental GmbH, Aschaffenburg, Alemania) con el hueso circundante en un dispositivo de fijacin a medida para asegurarse de que la direccin de las fuerzas de extraccin se podra arreglar exactamente en las lneas de la ejes de rotacin de los implantes (Fig.4).

Figura 4.El ajuste de una muestra de hueso-implante en el dispositivo de fijacin para las pruebas-nido, que se muestra con un hueso macerado ejemplarmente.(A) El espcimen de hueso-implante se fija con una varilla (crculo), que se enrosca en el implante.La varilla es perpendicular a un dispositivo, que se fija temporalmente en un portamuestras (horizontal ms abajo).El hueso se fija con yeso (blanco) en la cavidad de este soporte.(B) Cuando se ha endurecido el yeso, el segundo soporte de la muestra est conectada con la primera portamuestras por la placa de tierra montado (en posicin vertical) y el dispositivo de fijacin se dio la vuelta de tal manera que el primer soporte de la muestra es ahora arriba.En esta posicin, el otro extremo del hueso puede ser fijado por el llenado del yeso en la cavidad de la segunda portamuestras (horizontal ms abajo).(C) El dispositivo de fijacin est en la posicin correcta (el dispositivo temporal se elimina).Cuando la barra de traccin de salida de la mquina de ensayo (flecha) se enrosca en el implante, la actuacin de un momento de par en la interfaz hueso-implante se evita mediante el uso de un dispositivo de antirrotacin (recuadro), que est fijado por un tornillo en la placa de tierra y (d) muestra el dispositivo de fijacin completo con la muestra de hueso-implante incrustados y el adaptador (por encima, negro) de la mquina de ensayo (el dispositivo antirrotacin se elimina).Como todas las herramientas, que se utilizaron para incrustar el hueso, son rectangulares mecanizadas con precisin, la posicin del implante es exactamente perpendicular a la placa de tierra.De este modo, hemos sido capaces de alinear exactamente el implante con la direccin de extraccin vertical de la mquina de ensayo.[Color de la figura se puede ver en la edicin en lnea, que est disponible en www.interscience.wiley.com.]Despus de la alineacin y el montaje en la mquina de ensayo, los implantes se retiraron a una velocidad de desplazamiento de 0,3 mm / min.Se registraron las mximas fuerzas (N) y los desplazamientos conexos (mm).Posteriormente, la resistencia al corte (N / mm2se calcularon) y la rigidez interfacial hueso-implante (MPa / mm).27En algunos casos, los implantes sobresalan de la envolvente sea del fmur (media: 1,0 mm, 2.4 mm).Correccin respecto a la superficie en contacto con el hueso y se realiz la resistencia al cizallamiento se calcul en consecuencia.Procedimiento histolgicoLos implantes fueron procesadas para la preparacin histolgica de las secciones no descalcificadas siguientes la tcnica de Donath y Breuner.28Los implantes fueron cortados en paralelo a su eje con el tejido seo circundante y tambin paralelas a la direccin de carga supuesta de la pata trasera, que es el eje del rbol fmur.Para cada implante, se prepararon siete secciones.Todas las secciones fueron el contacto-radiografiado (Faxitron X-Ray Corporation, OR), utilizando una pelcula Kodak Min-R 2000.Tres secciones en el medio de cada implante se tieron segn Masson-Goldner,29que sirven para el anlisis histomorfomtrico.El espesor de las muestras de tejido de tierra vari de ~ 150 a 250 micras (mquina de moler:. Mikroschleifsystem Fa EXACT Apparatebau, Norderstedt, Alemania).En cada seccin histolgica ongrowth sea (%), el rea de hueso esponjoso y cortical (BV / TV; (%)), espesor trabecular (micras), el nmero trabecular (n), el nmero de terminal trabecular (n), el nmero de estructuras seas circulares (n) como un marco, y el nmero de puntos de ramificacin (n) en relacin con el nmero de sus sucursales (tres ramas, cuatro sucursales o cinco ramas) se calcularon de acuerdo con Parfitt et al.26La densidad del hueso esponjoso y cortical se calcula midiendo el porcentaje respectivo de la superficie ocupada por hueso en tres distancias distintas de distancia de la superficie del implante en 0,35, 1,25, y 2,25 mm, respectivamente.En estas tres reas definidas, se calcul el espesor de las trabculas, junto con el nmero trabecular, el nmero trabecular terminal, el nmero de estructuras seas circulares, y el nmero de nodo trabecular.La evaluacin histolgica se realiz con un programa de evaluacin de imagen calibrada utilizando las caractersticas de aumentos de un ZEISS Axioskop (Zeiss, Alemania) equipado con una cmara CCD de Sony 3, MC 3215 / P1 (AVT Horn, Aalen, Alemania).Las muestras analizadas mecnicamente tambin fueron procesados para histologa, y el objetivo era comprobar la ubicacin y los patrones morfolgicos de la ruptura en la interfase hueso-implante.Secciones descalcificadas de los implantes extrusionados con el hueso adjunta se prepararon del mismo modo.EstadsticasLa evaluacin estadstica se realiz con Excel y el programa SAS 8.02.Se utiliz un diseo de repeticin medida, ya que se observ cada animal en dos lugares diferentes (intertrocantreas y intercondilares).Para probar los varios criterios teniendo en cuenta el diseo repetido medida, el uso de un modelo lineal general modelo (GLM) era pertinente en lugar de anlisis de la varianza.30Con este modelo estadstico, los criterios: superficie, animal, la ubicacin, y la interaccin entre ubicacin y superficie podran ser probados en un modelo.Las pruebas de diferencias de medias se realizaron con los medios mnimos cuadrados (LSM).Se realiz de ajuste para comparaciones mltiples, desde cuatro grupos par (es decir, cuatro tipos de superficies) se compararon prudentes.El procedimiento de Sidak se utiliz para ajustar para mltiples pruebas.31El nivel de significacin fue de = 0,05.Las pruebas se realizaron por separado para la mecnica y las evaluaciones histolgicas.El coeficiente de correlacin de Spearman se calcul con el programa EXCEL.Para los parmetros del tejido seo circundante, se calcularon los valores medios y las desviaciones estndar.

RESULTADOSTodos los animales excepto uno curaron sin complicaciones.Estos ltimos sufrieron de una infeccin hematgena, con enfoque en el rea de la cabeza-cara que se extendi a los lugares de implantacin;este animal fue reemplazado ms tarde para cumplir con el nmero previsto originales de las muestras.Despus de la ciruga, los animales tienden a cargar las patas traseras con cuidado para un mximo de 5 das.Ensayos mecnicosLos datos de todos los implantes ensayados mecnicamente (n= 40) podran ser tomados en consideracin.No implante mostr alteracin de la superficie o interrupcin.No remanente de la capa de CaP fue encontrado en las superficies de los implantes cuando se observan bajo un microscopio estereoscpico (Stemi SV 11, ZEISS, Alemania), con un aumento del zoom 0,6-6,6.Resultados de la resistencia al cizallamiento mostraron un aumento en la fijacin de huesos de tipo A a D. Se encontraron diferencias significativas entre A y B (p