Aumento óseo en tibia de conejo utilizandomembrana de Cr

Aumento óseo en tibia de conejo utilizando
membrana de Cr-Co microfijadas. Estudio
preliminar.
Oscar A. Decco, Jenifer Barrirero, Sandra Mejía, Andrea C. Cura, Mara L. Ruscio
Facultad de Ingeniería, Bioingeniería. Laboratorio de Bioimplantes, odecco@bioimplantes.com.ar,
Tel: 0343 -4975100 (Int. 110), C.P.:3100
Resumen— La búsqueda y desarrollo de métodos que
permitan AO suficiente para la colocación de implantes
dentales representa un área importante en tratamientos de
atrofia ósea. El proyecto utiliza membranas de Cr-Co
microfijadas, sustitutos óseos y células madre a fin de lograr
AO vertical. Al hueso neoformado se le realizaran estudios de
densitometría, morfometría e histomorfometría, con el
objetivo de determinar la calidad y cantidad del AO.
Las técnicas de AO tienen como objetivo principal lograr
una repoblación celular selectiva en un sitio, al permitir
únicamente el paso a células con potencial osteogénico y
moléculas esenciales para la osteogénesis.
Los mecanismos básicos que intervienen en este proceso
son: la osteogénesis, la osteoinducción y osteoconducción.
Con el advenimiento de los materiales y técnicas de
membrana, la restauración de la arquitectura y función del
hueso son más predecibles. La colocación de membranas tiene
como propósito la repoblación celular selectiva para guiar la
proliferación de los diferentes tejidos, durante el período de
cicatrización posterior al tratamiento de AO. Los objetivos
principales de esta técnica son: facilitar el AO en defectos
óseos, inducir la regeneración ósea, mejorar los resultados de
los injertos óseos y del tratamiento de implante colocados con
problemas de supervivencia. Las membranas también
favorecen la cicatrización actuando como un colgajo
quirúrgico que provee estabilidad y protección adicional al
coágulo sanguíneo creando un espacio para el crecimiento de
células y vasos sanguíneos desde el defecto óseo.
En los resultados se pudo observa mediante los estudios
radiológicos que el tejido no presento reacciones adversa,
presentando un aumento gradual en su densidad ósea,
histológicamente se pudo determinar que le tejido neoformado
es de tipo haversiano con presencia de osteoblastos
metabólicamente activos.
En este estudio preliminar se plantea que la utilización de
membranas de Cr-Co con un correcto diseño solas y en
combinación con sustitutos óseos y células madres permiten la
neoformación de hueso de tipo haversiano en sentido vertical
de 5 a 7 mm.
— Palabras claves: AO, implantes, membranas de Cr-Co.
I. INTRODUCCIÓN
L
a necesidad de tratar tanto aumento como defectos
óseos producidos por diferentes patologías, como así
también la magnitud y localización de las mismas, ha
orientado la investigación hacia la búsqueda y desarrollo de
biomateriales capaces de favorecer una osteogénesis que
recupere el tejido óseo perdido. Para ello, el injerto de
hueso obtenido del mismo paciente, sería el ideal, pero la
obtención de éstos no está exenta de morbilidad, y, además
de existir una limitación en la cantidad a obtener, es un
tratamiento de alto costo para el paciente. La posibilidad de
contar con biomateriales capaces de sustituir hueso y/o
provocar el desarrollo del mismo ha permitido la
elaboración de métodos para lograr los resultados deseados
sin las limitaciones de los autoinjertos.
El sustituto óseo debería ser osteogénico, bioabsorbible,
biocompaltible, capaz de proporcionar soporte estructural y
vehiculizar otras sustancias. Los sustitutos óseos pueden
emplearse en el relleno de pequeños defectos. Los mismo
utilizados en combinación con un autoinjerto óseo pueden
emplearse con la finalidad de provocar el aumento óseo
cuando el defecto es grande, o bien utilizándolo
conjuntamente con obturadores que permitan la formación
de nuevo hueso.
Dentro de los sustitutos óseos tenemos los sustitutos
coralinos, derivados del componente mineral del mismo,
también se cuenta con sustitutos óseos a partir de sulfatos
de Calcio y fosfatos de Calcio: como la hidroxiapatita y el
fosfato tricálcico, que son los materiales más utilizados
como materiales osteoconductivos.
La Hidroxiapatita, presenta gran similitud físico química
con el tejido óseo, esta se comporta como una estructura
osteoconductiva que permite ser invadida por tejido
conectivo proveniente del hueso circundante para
posteriormente osificarse.
El fosfato tricálcico es una cerámica porosa que se
convierte de manera parcial en hidroxiapatita una vez
implantada en el cuerpo. Este es más poroso y se reabsorbe
más rápido que la hidroxiapatita, lo que le da ventaja para
favorecer la remodelación ósea, sin embargo, lo hace
biomecánicamente más débil a las fuerzas de compresión.
En cuanto a los factores de crecimiento (FC), sustancias
promotoras del crecimiento, parecen tener un importante
papel en la reparación ósea y se localizan en la zona
lesionada del sistema esquelético. Entre ellos encontramos:
el FC β-transformador, las proteínas morfogenéticas, los FC
de fibroblastos, los FC tipo insulina y los FC derivados de
plaquetas. Con éstos últimos se ha logrado demostrar
experimentalmente en conejos (3,4,5) el efecto estimulador
en la reparación de osteotomías, incrementando el volumen
y la densidad del callo óseo, aunque sin acompañarse de un
incremento en las propiedades mecánicas.
La utilización de membranas reabsorbibles se ha
popularizado en los últimos años, dando origen al concepto
de Regeneración Ósea Guiada, cuando se utilizan para
inhibir o retardar la migración apical de epitelio durante la
fase de cicatrización. Entre sus ventajas pueden
mencionarse que no deben extraerse luego de alcanzado el
objetivo, permiten una transferencia gradual y progresiva
2
de tensiones al hueso, son eliminados del organismo
promoviendo el restablecimiento de los tejidos originales.
Reducen el riesgo de migración posterior y complicación a
largo plazo, relacionado con la presencia de material
extraño. Los polímeros reabsorbibles en el mercado actual
son: ácido poliglicólico, ácido poliláctico, polidioxanona,
poligliconato y copolímeros de ácido poliláctico y
poliglicólico.
En los primeros estudios de regeneración ósea guiada, se
aplicaron membranas flexibles, pero la creación y el
mantenimiento de espacio suficiente debajo de la barrera es
un factor muy importante para un resultado exitoso. Por lo
tanto se introdujeron membranas de titanio y PTFE con el
fin de incrementar la estabilidad de las barreras. Las
propiedades mecánicas de estas membranas previenen su
colapso otorgando un volumen constante debajo de las
mismas. Además, las áreas de las microporosidades son
suficientemente pequeñas para prevenir la penetración de
tejido blando a través de la membrana permitiendo la
difusión del fluido intersticial (7).
El uso de mallas rígidas puede colaborar con la
regeneración ósea no habiendo provocado previamente un
defecto clínico; así es probable que ésta no interfiera con el
flujo sanguíneo a los tejidos subyacentes debido a la
presencia de microperforaciones dentro de la membrana. La
permeabilidad de las membranas no es requisito para una
formación ósea exitosa cuando de Regeneración Tisular
Guiada se trata. El mantenimiento de un espacio aislado
sobre una superficie ósea herida puede ser condición
suficiente para la formación ósea exitosa (8).
En la regeneración ósea guiada la cantidad de tejido óseo
regenerado bajo las membranas está en relación directa con
la cantidad de espacio debajo de la membrana. Éste espacio
puede disminuir como resultado del colapso de la
membrana (9).
Si una membrana o placa reabsorbible es utilizada para
ROG, es esencial que ésta conserve su integridad por un
tiempo suficiente para dicha regeneración. Si la
degradación es demasiado rápida, o el implante es
demasiado débil, los osteoblastos se verán privados de una
superficie sobre la cual migrar y secretar una matriz ósea,
resultando mas en una reparación mediante tejido fibroso
que en una regeneración ósea. Además, una reabsorción
demasiado rápida del polímero podría interferir con el
proceso de consolidación: durante la reabsorción del
PLGA, la osteogénesis en el sitio se ve enlentecida (10).
La formación ósea requiere una estructura física a la que
los osteoblastos puedan adherirse, por lo que se ha
desarrollado la idea de diseñar implantes porosos
compuestos de materiales biocompatibles. Así, se trabaja
con cerámicas como el óxido de Aluminio y con metales
inertes como el Cr-Co y aleaciones de Titanio (10).
En el presente proyecto se utilizan células madres como
factores osteoinductivos, y el relleno de fosfato tricálcico
junto con la membrana no reabsorbible, como factores
osteoconductivos; todos ellos en conjunto, potencian la
neoformación ósea. La membrana posee un diseño con una
concavidad de 1.5 mm, apropiado para el aumento óseo
vertical. Debido a que la misma es no reabsorbible,
proveerá el espacio adecuado para permitir la osteogénesis
a lo largo del período de tiempo necesario.
II. MATERIALES Y MÉTODOS
A. Materiales:
1. Animales: 7 conejos adultos de raza California.
2. Anestesia general: inyección intramuscular de
Ketamina50® (Holliday-Scott S.A, Industria
Argentina)
3. Miorelajante: Xilazina® (de uso veterinarioIndustria Argentina) al 2%.
4. Anestesia local: Totalcaína Forte® (Carticaína LAdrenalina).
5. Membranas rígidas: 6 membranas de Cr-Co de 1.5
mm de profundidad, 7 mm de eje menor y 8 mm de
eje mayor.
6. Microtornillos: 6 microtornillos de Vitalio estériles.
Dimensiones: ancho 1.5 mm y largo 7 mm.
7. Relleno: Fosfato tricálcico CERASORB PARO®,
Fábrica: Curasan. (tamaño de la partícula: 63 – 250
um)
8. Suturas: hilo no reabsorbible 4.0.
9. Antiséptico: Pervinox ® (Porovidona Yodo).
10. Antibiótico (Rifosina®).
11. Anticoagulante: Croneparina Syntex® (Heparina
Cálcica).
B. Procedimiento quirúrgico
Se intervinieron 6 conejos separados en 3 lotes de 2
conejos cada uno:
LOTE I: Obturador
LOTE II: Obturador + Fosfato tricálcico (FTC)
LOTE III: Obturador + (FTC) + médula ósea (como
factor de crecimiento)
Se inyectó la anestesia general y el mio-relajante. Luego,
se rasuró la pata en el área a operar. Previo a la
intervención, se tomó radiografía digital de la misma en el
sector de interés.
La zona quirúrgica elegida fue el borde mesial de la
metáfisis proximal de la tibia. Esta fue desinfectada con
antiséptico, seguidamente se aplicó la anestesia local. Para
exponer la superficie ósea, se efectuó una incisión en la piel
mediante bisturí y luego se separaron los músculos dejando
el hueso al descubierto. Se realizó una colocación de prueba
del obturador a fin de verificar su correcto posicionamiento
en el hueso. Un defecto óseo fue realizado en la zona
mediante fresas redondas de 1 mm de diámetro, se efectuó
la perforación para el microtornillo a través de una fresa de
tipo lanza, esto se llevó a cabo a 1400 rpm con irrigación
continua de solución fisiológica. Sobre el defecto producido
se colocó la membrana fijada con microtornillo. Los
músculos fueron reubicados, quedando la membrana
cubierta por ellos. Finalmente se sutura con hilo no
reabsorbible y se coloca antibiótico en la herida.
Para el lote II, como graft se utilizó sobre el defecto
FTC. En el lote III, se extrajo, desde el interior del defecto,
médula ósea para que combinada con el fosfato tricálcico y
el anticoagulante, constituyan el graft, siendo este utilizado
sobre el defecto.
Inmediatamente después de las intervenciones, se toman
radiografías digitales.
C. Seguimiento
Durante el período de cautiverio, los animales fueron
examinados una vez por semana. Ingirieron alimento
balanceado (de mantenimiento) para conejos.
Se tomaron placas radiográficas cada 1 mes.
3
A los 3 meses de la intervención quirúrgica, se
sacrificaron los animales mediante eutanasia, y se seccionó
la zona de la tibia donde se encontraba el obturador. En el
conejo testigo se seccionó la zona correspondiente a la
ubicación de los defectos óseos realizados en los demás
conejos.
D. Estudios morfométricos
Tibias de control: Se realizó la observación de llaa zona
mediante lupa estereoscópica.
Tibias tratadas: Se retiraron los obturadores. Se
observaron las muestras óseas macroscópicamente
mediante lupa estereoscópica. Se capturaron imágenes con
el software específico (Motic ®) para obtener la longitud de
los
los ejes y la altura, con el fin de calcular el volumen y
superficie obtenidos del aumento óseo.
Fig. 2. Vista lateral del Tejido óseo neoformado, mediante la técnica
de aumento óseo utilizando obturadores no reabsorbibles microfijados, con
factores de crecimiento y sustitutos óseo.
Fig. 3.
3. Método de medición mediante el software específico (Motic ®)
para obtener la longitud de los ejes y la altura.
E. Estudio densitométrico
Se realizó la densitometría ósea del aumento a los 30,
60 y 90 días, se adquirieron los valores mínimos, medios y
máximos de cada uno de los modelos experimentales. Se
llevo a cabo el promedio de la densidad mínima, media y
máxima de todos los especímenes
especímenes,, obteniéndose los
histogramas correspondientes a cada una de las muestras y
la media del total.
F. Estudio histológico
La muestras fuero
fueron
n fijadas en formol al 10% ph 7,
descalcificadas en acido nítrico al 7 %, incluidas en
parafina y coloreadas mediante la técnica de tinción de
hematoxilinahematoxilina-eosina.
eosina.
III. RESULTADOS
Fig. 4. Análisis densitométrico mediante el software Digora® para
windondows
windondows 1.51, de una de las muestras obtenidas a los 90 días.
días
Fig. 55.. Resultados de l aanálisis
nálisis densitométrico durante los 3 meses de
tratamiento del lote II..
Fig. 1. Fotos
Fotos de las muestras tomadas a los 90 días después de la cirugía
donde se puede observar el tejido óseo neoformado.
Fig. 66.. Resultados de l aanálisis
nálisis densitométrico durante los 3 meses de
tratamiento del lote II.
4
Con estos datos se evidencia que en los
os ddiversos
versos lotes
o es
presentados se proporcionaron las condicio
condiciones
nes adecuadas
para laa neoformac
neoformación
ón de tejido
e do óseo de tipo
po haversiano
havers ano en
un per
período
odo de 3 meses en eel mode
modeloo experimental,
exper men a con un
AO mayor a 1 mm, no hab
habiéndose
éndose observado reacciones
reacc ones
adversas a nivel clínico radiográfico.
Es
Estee proyec
proyecto
o será comp
completado
e ado mediante
med an e el
e estudio
es ud o
histomorfométrico del aumento óseo.
V. REFERENCIAS
A. Bibliografía:
Bibliografía:
Fig. 7.
7. Resultados de l aanálisis
nálisis densitométrico durante los 3 meses de
tratamiento del lote III.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Fig. 8. Promedios de las alturas obtenidas en los diferentes lotes.
[8]
[9]
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B. Bibliografía
Bibliografía de consulta
[1]
Fig. 9. Promedios de los volúmenes obtenidos en los diferentes lotes.
[2]
[3]
IV. CONCLUSIONES
Luego del análisis macroscópico de todas las muestras,
mediante el software Motic®, se observ
observóó que en todas ellas
hubo un aumento óseo promedio de 1,4
1,4225
225 mm de espesor,
con un volumen de formación ósea promedio de 14
145
5,,2606
2606
mm3. Mediante el análisis densitométrico, con el sistema
Dígora®, se advirtió un aumento en el rango de la densidad
ósea, tanto la mínima como máxima, obteniendo una
densidad promedio media general de 157,62,
157,62, luego de tres
meses de tratamiento
tratamiento.
Mediante el análisis histol
histológico
ógico se pudo observar en los
3 lotes una buena formación de hueso compacto, con
evidencia de muy buena disposición de osteocitos en
laminillas concéntricas constituyendo osteonas en las cuales
se evidencian claramente canalículos óseos, conductos de
Haver
Havers,
s, fibras colágenas y porciones de hueso con índices
de mineralización densa.
[4]
[5]
[6]
[7]
AL RUHA
RUHAIMI
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Graft
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Qua
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Hidroxiapatita como sustituto del tejido óseo. 2008 Hospital
Clínico-quirúrgico Territorial Docente de Cárdenas Julio M
Aristegui Villamil.