骨置換材料における骨成長と新生血管の評価のためのウサギにおける骨増強の卵子モデル
1Division of Fixed Prosthodontics and Biomaterials, Biomaterials Laboratory,University of Geneva, University Clinic of Dental Medicine, 2Department of Surgery, Division of Oral and Maxillofacial Surgery (HUG), Unity of Oral Surgery and Implantology,University of Geneva, University Clinic of Dental Medicine, 3Department of Surgery, Division of Oral and Maxillofacial surgery (HUG), Laboratory of Oral & Maxillofacial Pathology,University of Geneva, University Clinic of Dental Medicine, 4Division of Fixed Prosthodontics and Biomaterials,University of Geneva, University Clinic of Dental Medicine
Summary
ここでは、骨再生能力の観点から骨置換材料を評価することを目的として、ウサギの外科的プロトコルを提示する。ウサギの頭蓋骨に固定されたPEEKシリンダーを使用することにより、骨伝導、骨化誘導、骨形成および材料によって誘発される血管形成は、生きているまたは安楽死した動物のどちらかで評価されてもよい。
Abstract
ウサギの石灰葉モデルの基本的な原理は、頭蓋骨の皮質部分の上に垂直に新しい骨組織を成長させることです。このモデルは骨の成長および新生血管のサポートの点で口腔および頭蓋骨の骨の再生のための骨置換材料の査定を可能にする。動物が麻酔され、換気(気管内挿管)されると、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)で作られた4つのシリンダーが、中央値と冠状動脈縫合糸の両側に頭蓋骨にねじ込まれる。5つの骨内穴は、各シリンダーによって区切られた骨領域内で掘削され、骨髄細胞の流入を可能にする。材料サンプルは円柱に入れられ、その後閉じられます。最後に、手術部位が縫合され、動物が目覚める。骨の成長は、微小トモグラフィーを使用して生きた動物で評価することができる。動物が安楽死されると、骨の成長と新生血管化は、微小トモグラフィー、免疫組織学および免疫蛍光を使用して評価することができる。材料の評価には最大の標準化とキャリブレーションが必要なため、石灰化モデルは理想的に見えます。アクセスは非常に容易で、口径測定および標準化は定義されたシリンダーの使用によって促進され、4つのサンプルは同時に査定することができる。さらに、生きた断層撮影が用いられ、最終的には安楽死させる動物の大幅な減少が予想される。
Introduction
骨増強の石灰化モデルは、口腔および頭蓋骨外科領域におけるガイド付き骨再生(GBR)の概念を最適化することを目的として90年代に開発されました。このモデルの基本的な原理は、頭蓋骨の皮質部分の上に垂直に新しい骨組織を成長させることです。これを行うには、反応器(例えば、チタン-ドーム、-シリンダーまたは-ケージ)は、移植片によって行われる骨再生を保護するために頭蓋骨に固定される(例えば、ヒドロゲル、骨置換など)。このモデルの助けを借りて、チタニウムまたはセラミックケージ1、2、3、4、5、6、GBRの膜7、8、9 ,10, 骨源因子11,12,13,14,15,16,17, 新しい骨代用品12,16,17,18,19,20,21,22,23,24歳,25名,26歳,27歳,28歳,29または骨再生プロセス30中の新生血管形成のメカニズムを評価した。
翻訳の観点から見ると、石灰化モデルは、顎31のクラスIV欠陥と比較することができる1つの壁欠陥を表す。目的は、内因性骨壁からの横面サポートなしで、皮質領域の上に新しい骨を成長させる。モデルは従って非常に厳しく、骨の皮質部分の上の縦の骨伝導の本当の潜在性を評価する。本明細書に記載のモデルが主に骨代用における骨伝導の評価に専念している場合、骨形成および/または骨化誘導も評価され、血管形成1、2、3、および 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.
本質的に倫理的、実用的、経済的な理由から、骨代謝と構造が人間32と比較して非常に関連しているウサギで産石体モデルが開発されました。上記に引用された30の参考文献のうち、80%がウサギの石化モデル1、2、3、4、5、6、7、8を使用した,9,10,11,12,13,14,15,17,22, 23,26,27,28,29,30,33,したがって、この動物モデルの関連性を実証する。2008年、ブゼンレヒナー群は、8つの骨置換物を同時に20個(ウサギとの2つの骨置換物と比較して)比較できるように、子牛モデルをブタに移した。一方、うさぎの子牛体モデルを羊に移しました。簡単に言えば、チタンドームは羊の頭蓋骨の上に置かれ、新しい3Dプリント骨置換物の骨伝導を特徴付けた。これらの研究は、我々は石灰化モデルとその分析16、21を開発し、習得することができました。
最後の3つの研究は、16、20、21、他のいくつかの調査と一緒に12、17、18、19、22を引用しました。 23,24,26,27,28,29, スクリーニングおよび特性としての石灰化モデルの大きな可能性を確認モデル。しかし、得られた結果は非常に満足できるものの、(1)チタンドームの使用は、X線拡散を妨げ、次に生きたマイクロCTの使用を妨げるといういくつかの制限を指摘しました。これらは組織学的処理の前に取り除くことができませんでした, 研究者は、ポリ(メチルメタクリレート)樹脂(PMMA)にサンプルを埋め込むために強制しました.したがって、結果として得られた分析は、主に地形に限定されました。(2)特に動物の費用、動物の物流、メンテナンス、手術に関連する費用が高い。(3) 大型動物に対する倫理的認可の取得が困難であること。
Polo,et al.26による最近の研究は、ウサギのモデルを大幅に改善した。チタンドームは、材料の一定量で充填することができるクロース可能なシリンダーに置き換えられました。これらのシリンダーの4はウサギの頭蓋骨に置かれました。完成時にシリンダーを取り外して生検が金属フリーになり、サンプル処理に関する柔軟性が大幅に向上しました。ウサギの子牛モデルは、低コスト、容易な動物処理、サンプル処理の容易さと同時試験のために魅力的になりました。これらの最近の開発を活かし、チタンをPEEKに置き換えてシリンダーを製造することで、X線拡散や生きた動物へのマイクロトモグラフィーの利用を可能にすることで、モデルをさらに改良しました。
この記事では、麻酔と手術プロセスについて説明し、このプロトコルを使用して得られる出力の例、すなわち(免疫-)組織学、組織体学、生体および生体微小トモグラフィーを示し、骨のメカニズムを評価します。骨代替材料によって支えられた新しい骨合成を再生し、定量化する。
Protocol
スイスの法的要件に従って、プロトコルは学術委員会によって承認され、州および連邦獣医機関(認可n°GE/16/16およびGE/100/18)によって監督されました。 1. 特定の装置および動物 シリンダー 内径5mm、外径8mm、高さ5mm(図1)を持つ、PEEKの横安定化タブを備えたマシンシリンダー。 シリンダーの上部(厚さ1mm)に正確にク…
Representative Results
ここに記載されるモデルは、骨置換における骨伝導の評価に専念する。骨置換物の骨形成および骨化誘導(前)細胞化または生理活性分子を搭載した場合、血管形成1、2、3、4、ならびに評価されてもよい。5,6,<sup c…
Discussion
ここに記載されているモデルは簡単で、すべてのステップが従い、装置が適している限り、非常に簡単に開発されるべきです。記載されているプロトコルは外科的方法であるので、すべてのステップは重要に見え、適切に従わなければならない。動物実験、特にウサギの取り扱いや麻酔の訓練を受ける必要があります。プロの麻酔科と獣医の助けを求めるのを躊躇しないでください。縫合除?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、ガイストリッヒAG(ウォルフセン、CH)と骨学財団(ルツェルン、CH)(助成金n°18-049)、ならびにネジを提供するためのグローバルD(ブリグナイス、FR)に恩恵を受けています。特に感謝はガイストリッヒのB.シェーファー博士に行きます。また、イライアン・デュボアとクレア・ハーマンの優れた組織学的加工と貴重なアドバイスに感謝しています。最後に、我々は暖かく彼らの顕著な技術支援のために、ザビエル・ベリン、シルビー・ルーレットとPrワリド・ハーブレのチーム全体を認めます。
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 |
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Citer Cet Article
Marger, L., Barone, A., Martinelli-Kläy, C. P., Schaub, L., Strasding, M., Mekki, M., Sailer, I., Scherrer, S. S., Durual, S. Calvarial Model of Bone Augmentation in Rabbit for Assessment of Bone Growth and Neovascularization in Bone Substitution Materials. J. Vis. Exp. (150), e59976, doi:10.3791/59976 (2019).