BMC Musculoskeletal Disorders, 2006; 7: 67-67 (más artículos en esta revista)

Un modelo animal en el ganado ovino para las pruebas de biocompatibilidad de biomateriales en los huesos cancellous

BioMed Central
Katja MR Nuss (katja.nuss @ vetclinics.unizh.ch) [1], Joerg A Auer (jauer@vetclinics.unizh.ch) [1], Alois Boos (boosa@vetanat.unizh.ch) [2], Brigitte von Rechenberg (bvonrechenberg@vetclinics.unizh.ch) [1]
[1] Unidad de Investigación de Trastornos musculoesqueléticos (MSRU), Hospital de Equinos, Facultad Vetsuisse, Zurich, Suiza
[2] Instituto de Anatomía Veterinaria, Facultad Vetsuisse, Zurich, Suiza

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Resumen
Fondo

En los últimos años se ha observado el desarrollo de muchos sustitutos sintéticos del hueso. Para probar su biocompatibilidad y capacidad para la osteointegración, osseoinduction y requiere la conducción de su colocación dentro de los huesos de preferencia en un experimento de una especie superior.

Métodos

Un adecuado modelo animal experimental en ovejas con taladrar los agujeros de 8 mm de diámetro y 13 mm de profundidad en el proximal y distal del húmero y fémur para la realización de pruebas biocompatibilidad cuestiones se introduce.

Resultados

El presente modelo permite a las ovejas a la comercialización de productos hasta 8 diferentes materiales de ensayo dentro de un animal y por la normalización del defecto óseo, la evaluación de rutina por medio de histomorphometry se llevó a cabo con facilidad. Este método fue utilizado con éxito en 66 Alpine White Sheep. Cuando la taladrar los agujeros se colocan correctamente sin complicaciones como fracturas espontáneas fueron encontradas.

Conclusión

Este modelo animal experimental sirve una excelente base para poner a prueba la biocompatibilidad de biomateriales novedosos para ser utilizado como reemplazo de hueso o la formación de hueso nuevo la mejora de materiales.

Fondo

El uso de resorbable y no resorbable biomateriales, tales como la hidroxiapatita o fosfato tricálcico, como sustitutos sintéticos del hueso está bien establecida en ortopedia, maxilofacial y cirugía dental [1, 2]. Aunque cancellous ósea autólogo es el material de elección para los huesos y la sustitución de inducción hay limitaciones en relación a su uso, como la limitada cantidad de material, adicional procedimiento quirúrgico, la cirugía prolongada y las complicaciones de la cicatrización de la herida en la zona donante. Debido a esto existe un continuo interés en el desarrollo de nuevos materiales sintéticos [3 - 5].

El aspecto más importante en el desarrollo de nuevos (biodegradable) biomateriales es la experimentación y los ensayos clínicos de biocompatibilidad [6 - 8]. Esto es seguido de cerca por la bioactividad, que se refiere a la reabsorción o la integración de los materiales implantados en el hueso circundante, también llamada "oseointegración" y la capacidad de iniciar y apoyar la aposición y la integración del nuevo hueso, sobre todo en comparación con materiales previamente establecidos [4].

Diversas especies de animales se utilizan para estas pruebas de biocompatibilidad, como el ratón [9], ratas [10 - 18], cuy [19], la cría de conejos [20 - 23], perro [24 - 28] cabra [29] y las ovejas [30 - 32]. Por otra parte, diferentes sitios de implantación y los métodos se han utilizado para examinar cuestiones de biocompatibilidad. Entre ellos se encuentran intra-peritoneal [13], subcutánea [12, 14, 17, 33], intraóseo como en la mandíbula [19, 27], fémur [11, 15, 24, 25]], la tibia [18, 20 , 21, 23, 26, 30], hueso craneal [28, 31] y intramuscular [9, 16, 29].

El uso de aparatos ortopédicos para las ovejas de investigación sigue en aumento. Esto se debe a las similitudes con los seres humanos en el peso, los huesos y la estructura común y la regeneración ósea [34 - 36]. Aunque los roedores pueden ser menos costosas, tienen diferente morfología ósea. Otra razón práctica es que los roedores a menudo son demasiado pequeños en tamaño a prueba de materiales degradables en los huesos, especialmente en combinación con la fijación interna de fracturas y la reparación [37, 38]. Por otra parte, la influencia de las diferentes propiedades mecánicas de los huesos de diferentes especies espera una aclaración en relación con los resultados de estos estudios [39, 40].

Para contribuir a la normalización de ensayos y nuevos materiales biodegradables para su uso en la ortopedia, maxilofacial y cirugía dental nuestro grupo de investigación ha desarrollado un modelo animal con ovinos que permita la implantación intraósea de 8 diferentes muestras por las ovejas en los huesos largos [41, 42]. Este modelo animal facilita las pruebas inter e intra-las diferencias individuales entre los diferentes materiales, al mismo tiempo, reducir en general el sufrimiento de los animales, así como los números necesarios para satisfacer las necesidades estadísticas. Se ha aplicado ya con éxito durante varios estudios relacionados con las pruebas materiales biodegradables [32] y al conocimiento de los autores nunca ha sido descrito antes en la literatura.

Métodos
Instrumentos

Además de los instrumentos quirúrgicos de rutina, Weitlaner y Gelpi-retractores, un ascensor periostal, taladro neumático (Synthes, Waldenburg, Suiza), con un 8 mm, ligeramente modificada broca (KaVo INTrASurg 500 ®, KaVo Dental AG Biberach, Alemania, modificado por Synthes, Waldenburg, Suiza) y la correspondiente guía de perforación se utilizaron (Fig. 1]. La broca se modificó con un fondo especial de regulación del dispositivo y la punta fue aplastado sin dejar de tener buenas características de corte.

Biomateriales

Fueron implantados diversos cementos (β-tricalciumphosphates, brushite, hidroxiapatita), hidrogeles (a base de fibrina, polietileno glicol) y otros resorbable o no resorbable hueso sustitución de materiales como los compuestos con o sin factores de crecimiento, como la hormona paratiroidea (PTH 1-34) , La proteína morfogénica ósea (BMP-2), la transformación del factor de crecimiento (TGF TGF β β) y factor de crecimiento insulínico 1 (IGF-1).

Animales de experimentación

Utilizados fueron 70 ovejas sanas, White Alpes suizos Ovejas, con una edad de 2 a 5 años y un peso corporal de 53 a 80 kg. La implantación sitios fueron la parte proximal de la diáfisis y distal epiphysis de húmero y fémur (Fig. 2]. Esto proporcionó un total de 8 sitios de implante por animal. Todos los experimentos con animales se llevaron a cabo de acuerdo con las leyes suizas de bienestar de los animales y fueron aprobadas por la Comisión de Ética del funcionario autoridades veterinarias (Números de autorización: 53/2000, 139/2000, 09/2002, 176/2003, 118/2004, 14/2005, 15/2005, 90/2005).

Los animales experimentales se mantuvieron en puestos de venta antes de la cirugía. Alimentos fue retirado 36 horas, y el agua 6 horas antes de la anestesia. Un pre-anestésico examen se realizó incluyendo hematología y un chemscreen consistente de las enzimas hepáticas, urea, creatinina, proteínas, albúmina, sodio y potasio. Después de la recuperación de los animales de la anestesia, se les mantuvo inicialmente en pequeños grupos en los establos. Después de 10 días, la piel se retiraron las grapas y los animales se les permitió unirse a la manada en los ámbitos normalmente a 20 días después de la cirugía. Se inspeccionarán diariamente por cojera y otros problemas clínicos. Los alimentos y el agua se les dio ad libitum.

Cirugía

Los animales fueron sedados con medetomidina (5 μ g μ g / kg de peso corporal, Domitor ™, Orion Pharma Animal Health, Finlandia) y se indujo la anestesia con ketamina (2 mg / kg de peso corporal, Narketan ® 10, CHASSOT GmbH, Alemania) en combinación con diazepam ( 0,01 mg / kg de peso corporal, Valium ®, Roche, Suiza) y mantiene con 0,8% Vol isoflurano (Forene ®, Abad AG, Suiza) en O 2 y una infusión de solución de Ringer con 60 mg de ketamina (Narketan ™ 10, CHASSOT GmbH, Alemania) / litro, a razón de 10 ml / kg de peso corporal / hora. Los animales recibieron como pre-y post-operatorio profilaxis con penicilina 30000 UI / kg de peso corporal (Hoechst AG, Alemania) y 6 mg de gentamicina / kg de peso corporal (Streuli & Co AG, Suiza) por vía intravenosa dos veces al día. Además, recibieron por vía subcutánea 500 unidades de suero equino tétanos como una única solicitud (Tétanos Suero Veterinaria AG, Zúrich, Suiza).

La analgesia se mantuvo a través de inyección de buprenorfina 0,01 mg / kg iv BW perioperatively y, además, carprofeno 4 mg / kg iv BW (Rimadyl ®, Pfizer Inc, NY, EE.UU.) del postoperatorio de 3 días. El área en la región de las incisiones fue cortado y desinfectados en la forma estándar.

Los animales fueron colocados en la izquierda o la derecha recumbencia lateral en la mesa de operaciones con las extremidades colocado en posición horizontal. El enfoque de los huesos ha sido siempre de los laterales (Fig. 2]. Es importante que la extremidad anterior de que el húmero se coloca paralela a la húmero condilar se encuentre en un ángulo de 90 ° a la mesa de cirugía. Por otra parte la extremidad debe ser ligeramente flexionados a la posición de que el epicondyle lateral del húmero cóndilo puede ser fácilmente palpated directamente bajo la piel. La parte posterior debe ser también ligeramente flexionados de tal manera que el ligamento colateral lateral puede palpated a través de la piel, aunque una ligera inclinación hacia abajo de la extremidad posterior puede facilitar el acceso al fémur proximal. Ambos, el primer plano-y las extremidades posteriores deben ser, además, el apoyo de debajo para que no puedan ser empujadas hacia abajo cuando el agujero de perforación, pero siguen siendo estables en el plano preparado.

Con todos los enfoques se trató de mantener las incisiones cutáneas y la preparación de los tejidos blandos hasta el hueso lo más pequeño posible (unos 6-8 cm de longitud). Para facilitar aún más los abordajes quirúrgicos a todos los lugares, las heridas se mantienen abiertas por medio de Weitlaner bien un retractor solo o en combinación con un Gelpi retractor que era muy a menudo se encuentra perpendicular a la que ya está situado Weitlaner retractor (proximal y distal del fémur). El ascensor perióstica se utilizó para preparar la ubicación del taladro de tal manera que todos los impactos sobre los tejidos blandos fueron retirados del hueso. Esto facilitó la colocación de la guía de perforación y evitar el deslizamiento de la broca inicialmente antes de la perforación había empezado a penetrar en el hueso cortical. La descripción de los cuatro diferentes sitios quirúrgicos, se indica a continuación. Un total de 560 taladrar los agujeros se colocaron (n = 560 con 70 agujeros de taladro en cada lugar). Inmediatamente después de la perforación, los agujeros estaban llenos de los diferentes materiales de ensayo. Después de llenar los agujeros de perforación, las diferentes capas de la herida, tal como se describe en los enfoques fueron cerrados por separado con los no-resorbable material de sutura (Vicryl 2 / 0, Johnson & Johnson, Bruselas, Bélgica) y la piel se grapas (Davis y Geck Appose ULCr, B. Braun Aesculap AG, Tuttlingen, Alemania)

Enfoques
Evaluación de muestras

Después de las ovejas se sacrificaron tanto húmero y del fémur huesos se cosecharon de inmediato en libertad de todos los impactos sobre los tejidos blandos y, si es posible, el taladro en el córtex lateral fue identificado. Tiempo puntos de sacrificio varían de un 2, 4, 8, 16 a 24 semanas dependiendo del estudio original. Los huesos largos se radiographed de nuevo utilizando una máquina faxitron (Gabinete de rayos X-faxitron serie, modelo 43855A, Hewlett Packard ®, EE.UU.) que permite visualizar la estructura detallada de hueso trabecular del hueso. Posteriormente, los huesos bloques se cortaron utilizando un hueso vio (K 410, Kolbe GmbH, Elchingen, Alemania) que garanticen una llanta de al menos 3-4 mm de hueso adyacente a un lado y en la parte inferior del original defecto óseo. Cuidado se tomó que los bloques se seccionaron en paralelo al cilindro de hueso original (Fig. 8]. Si importante en relación con el estudio original cuestión (por ejemplo, multa dentro de la estructura trabecular defecto óseo o hueso adyacente) los bloques se radiographed de nuevo con la faxitron máquina (Fig. 9] o que fueron sometidos a micro-tomografía computarizada. Todas las muestras fueron fijadas en cualquiera de paraformaldehído al 4% o el 10% fresco, formaldehído tamponado, antes de que procedió de la histología de no descalcificadas sección ósea, tal como se describe en otro lugar [42, 43]. En pocas palabras, después de la fijación, las muestras se lavaron en solución salina amortiguadora, deshidratados en una serie de alcohol, desgrasados en xileno al vacío, se infiltraron en methylmethacrylate (methacrylacid-methylester; dibuthylphtalate y perkadox en una proporción 89,5: 10: 0,5) y finalmente incorporados a la misma solución utilizando moldes de teflón especial colocado en un nivel un baño de agua a 30 ° C. Ground secciones (30-40 μ m μ m) y las secciones delgadas (5 μ m μ m) se prepararon utilizando equipo especial (SP Leica ® 1600 y Leica ® RM 2155; Leica Instruments GmbH, Nussloch, Alemania). Las secciones fueron teñidas con superficie azul de toluidina en caso de secciones de tierra, o deplastified con Methoxyethyl-acetato (Merck AG, Suiza) y teñidas con azul de toluidina, bien o von Kossa / McNeil en caso de secciones delgadas. Antes de montar el terreno a las secciones ópalo, acrílico Plexiglas diapositivas (Wachendorf, Perspex GS, Acrylicglas Opal 1013) microradiographs fueron llevados a visualizar la etapa de calcificación de los huesos muestras dentro y adyacente al biomaterial (Fig. 10]. Las secciones se redujeron a la mitad del defecto óseo y es perpendicular a la original taladro revelar la ronda inicial defecto óseo para más evaluación histológica con microscopía de luz. Secciones de tierra se utilizaron para determinar la resorción de los biomateriales, la formación de hueso nuevo y remodelación ósea del hueso adyacente, pero también para medir el área y el porcentaje de hueso, tejido fibroso y restos de los biomateriales en el defecto original por medio de histomorphometry (Leica Qwin ® Leica Quips ®, Leica, Glattbrugg, Suiza). Para ello, las imágenes fueron capturadas con el macroscope como imágenes digitales en formato TIF (200 DC, Leica. Glattbrugg, Suiza) y en un aumento 5,8 veces. Thin secciones fueron adecuados para la semi-cuantitativos de evaluación de las muestras con el microscopio óptico (Leica, DMR, Glattbrugg, Suiza), donde las reacciones celulares fueron evaluados sobre la base de un semi-cuantitativos Resultado que fue específicamente desarrollado para cada estudio [43].

Resultados

La anestesia y la recuperación de las fases se realizaban sin el 51 de los 55 animales. Tan pronto como las ovejas se despierta el momento en que se en-forrada de paja pequeños puestos de venta. Diez días más tarde, después de la eliminación de la piel grapas, los animales fueron puestos en libertad a los grandes puestos y, por último, se permitió que deambulan libres en los pastos después de 20 días. En ningún momento se muestran signos de cojera o de otro tipo de malestar.

Para 4 ovejas, el posicionamiento de los agujeros de taladro no era exactamente la correcta en los lugares descritos anteriormente, pero ligeramente desplazados hacia la diáfisis del fémur o húmero distal, respectivamente. Estos animales sufren, ya sea de una fractura de húmero comminuted (n = 1) o el fémur (n = 3) en los primeros 3 días del postoperatorio. Los cuatro animales fueron sacrificados inmediatamente después de las complicaciones. Todos los demás taladrar los agujeros (de un total de n = 528 hoyos) podría ser colocado fácilmente, salvo en el húmero distal, donde en 9 casos, el taladro se inició demasiado lejos cranealmente y distalmente en el deslizamiento resultante de la broca en la bolsa craneal del codo incluido un conjunto incompleto taladro craneal en el aspecto del cóndilo lateral húmero. En los 9 casos, cuando el deslizamiento inicial de la broca se han producido en el lateral húmero condylus, el cirujano ha dado hasta el agujero de perforación para evitar fracturas espontáneas del húmero distal. Allí, los biomateriales no se llegaron a aplicar.

Después de la pre-planeado periodo de tiempo los animales hayan sido sacrificados y los tratados huesos removidos. Según el momento el punto de sacrificar el taladro original era fácilmente detectado o sobre todo en los puntos más adelante casi curado, por lo menos en la cortical sitio. Pero incluso entonces, hubo una pequeña cantidad de tejido conectivo visible en la zona indicando el defecto original en el hueso cortical. No hay signos macroscópicos de reacciones inflamatorias en general se ve incluso en los primeros puntos temporales. Sin embargo, esto depende del material implantado [44]. Normalmente, las radiografías tomadas con la máquina faxitron reveló la ubicación y dirección del taladro, aunque más adelante en puntos (24 semanas) en función de los biomateriales de curación del hueso podría ser hasta ahora la detección avanzada que resultó ser difícil y sólo signos de intensas remodelación ósea se indica la original defectos óseos.

Las muestras de huesos podría ser fácilmente incorporados en resina acrílica y en todos los casos el tamaño de las muestras permitió la preparación de la no descalcificadas histología secciones de terreno y secciones delgadas. Dependiendo de los biomateriales y la etapa de la resorción ósea o de las secciones delgadas secciones requiere gran habilidad de nuestro técnico de la histología. Esto era especialmente cierto en el caso de secciones que contienen fosfato de calcio del hueso cementos donde el biomaterial es frágil y si no la sustitución de hueso había tenido lugar aún en las primeras secciones (2, 4 y 8 semanas) el material simplemente se desintegró durante la sección. Sin embargo, esto apenas se produjo en el terreno secciones (30 - 40 μ m μ m). Allí, el defecto podría distinguirse claramente de el hueso circundante. Thin secciones permite distinguir eventos celulares en todos los casos, aun cuando la mayor parte de biomaterial fue disminuido durante la sección desde el tejido adyacente podría todavía ser siempre evaluado (Fig. 11].

El plazo máximo de 6 meses resultó ser adecuada para el tamaño de este defecto, ya que la mayoría de los biomateriales se resorbed probado y se sustituye por hueso nuevo, al menos, dos tercios de la original defecto óseo, en este plazo. Lo mismo puede decirse para la evaluación de eventos celulares en este momento determinado punto. Degradación de los mecanismos podría ser fácilmente seguidos en la interfaz entre los biomateriales y los tejidos de acogida. Los primeros puntos del tiempo (2, 4 semanas) son útiles para poner a prueba la biocompatibilidad cuestiones desde la aparición de cuerpo extraño o de otro tipo de células mononucleares de acogida indicativo de reacción al material producido principalmente dentro de esta primera fase.

Discusión

El taladro modelo en el ganado ovino se presenta como muy adecuado para probar las cuestiones relativas a la biocompatibilidad de materiales biodegradables, sino también para responder a las preguntas relacionadas con el material de resorción, la sustitución con nuevo hueso o menos funcional de tejidos como tejido fibroso. El modelo experimental se estableció en 70 ovejas con un total de 560 taladrar los agujeros para los materiales que deben analizarse en el hueso. Varias ventajas son pertinentes a este bien normalizado modelo animal con el bienestar de los animales es uno de los aspectos más importantes, seguidos de cerca por la posibilidad de traducir los resultados relativamente fácil para los seres humanos sin la necesidad de nuevos experimentos con animales relacionados con la biocompatibilidad preguntas.

La técnica quirúrgica requiere una modificación de broca con una punta aplanada, sólidos conocimientos anatómicos y la experiencia del cirujano. Las pequeñas incisiones y apuñalar a un mínimo de preparación de tejidos blandos para acceder al hueso cortical, donde el taladro se colocará, forman parte del régimen de la cirugía mínimamente invasiva y por lo tanto, atraumatic técnica incluida la prevención del sufrimiento innecesario de los animales.

La diligente y correcta la posición de las extremidades para la cirugía resultó ser un factor decisivo para el posicionamiento de taladrar los agujeros, especialmente para el húmero y distal del fémur. Esto permite óptimo posicionamiento de la taladro que hay que colocar exactamente como se describe en la técnica quirúrgica debido a la calidad de la quebradizo de huesos de ovejas. En caso de perforar los agujeros son un poco fuera de lugar se producen fracturas espontáneas, tal como se describe con los 4 animales con complicaciones. La especial estructura y la morfología de los huesos largos en el ganado ovino corresponde a la función y la carga mecánica de la zona específica del hueso [45]. Esto lleva a una zona relativamente grande de hueso cancellous con una fina corteza en la metáfisis y epiphysis del húmero y fémur. En este caso, la presión mecánica pueden ser transferidos a la red cancellous, mientras más cerca de la diáfisis, esto no es posible por más tiempo ya que sólo hay hueso cortical y médula ósea grasos para soportar la carga mecánica (Fig. 12]. La relativa gran taladro de 8 mm en relación con el diámetro total del hueso, evidentemente, perturba las líneas de tensión de los huesos significativamente y da lugar a la espiral de fisuras y grietas a lo largo de estos llamados trayectorias. Esto ocurre incluso si sólo uno está perforado la corteza y está usualmente asociada con la severidad comminuted fracturas. En caso de perforar los agujeros están correctamente colocados dentro de la metáfisis (proximal húmero y fémur) o epiphysis (distal del húmero y fémur), esta complicación se puede evitar. Especialmente en el húmero distal puede ser mejor que se mantenga alejado de la perforación del agujero en caso de duda si la posición es elegido correctamente. Cuando el método se realizó correctamente, tal y como se describe más arriba, entonces no hay imprevistos fracturas. En 9 casos, la broca se deslizó en la bolsa craneal del codo conjunta. Para evitar fracturas espontáneas, la perforación no se repetirá y no se aplicó biomaterial. Puesto que sólo tocó el conjunto pero nunca penetraron en cualquier importantes estructuras, no tenía ninguna implicación clínica como hematomas, dolor o cojera.

Histología con organizaciones no descalcificadas hueso secciones demostrado ser adecuada para evaluar la cicatrización del hueso, así como el comportamiento de los materiales biodegradables. Al seccionar el hueso muestras en midlength y perpendicular a la original taladro la etapa y proporción de la formación de hueso nuevo material frente a la resorción óptima podría ser calculado y visualizado en su mayoría de ubicación remota. Desde cualquier biomaterial utilizado en los huesos, finalmente será sustituido por rastrero sustitución [46] se puede suponer que si el centro y el centro de la biomaterial original se sustituye por hueso nuevo en el resto del defecto óseo original ya ha sido reemplazado y ya está en la remodelación ósea. Si se considera necesario serie secciones se pueden preparar todo el defecto original, aunque el volumen de trabajo extenso y los costos asociados con la preparación de las secciones de no descalcificadas hueso puede ser inhibitoria. La normalización de taladro defecto es muy adecuado para las mediciones histomorphometrical automática cuando un programa de software con el establecido adecuadamente "macro" permite el cálculo de porcentajes de área de los huesos, restos de biomateriales, así como la sustitución de tejido fibroso. Aparte de el porcentaje global de cada componente de la zona puede dividirse en anillos de facilitar la comparación de los periféricos, media y más zonas centrales del original defecto óseo [43]. Esto es especialmente interesante si la tasa de reabsorción en el tiempo o entre diferentes biomateriales deben compararse (Fig. 13].

Es creencia común que por razones éticas pequeños animales de experimentación, como ratones, ratas o conejos, se debe utilizar siempre que sea posible. Otra razón para convertir a los pequeños roedores es por aspectos económicos como las ratas y ratones son mucho menos costosos y más fáciles de mantener como ovejas. Biocompatibilidad de nuevos materiales a menudo es la prueba menos exigente en modelos animales en la literatura. Materiales biológicos implantados en los tejidos blandos, por ejemplo por vía intramuscular [9, 16, 29] o por vía subcutánea [12, 14, 17, 33]], pueden responder a las preguntas relativas a la local humoral y celular reacción, pero no al grado de hueso nuevo formación, osteoinduction y conducción. Incluso los locales de degradación de los mecanismos celulares pueden ser diferentes en blando y el tejido óseo, ya que los osteoclastos a menudo participan en hidroxiapatita sintética a base de materiales de hueso, están sólo presentes en los huesos pero no subcutánea o el tejido muscular. Además, cualquier material colocado en suaves tejidos puede obtener la formación de una cápsula de tejido blando en un intento de pared que fuera. Esta reacción más probable es que no tiene nada en común con una respuesta en relación con la biocompatibilidad, pero también podría ser una reacción mecánica a la inestabilidad y los diferentes rigidez y la rigidez de los tejidos blandos y el biomaterial implantado. En la sentencia del autor de la subcutánea e intramuscular bolsa modelo en roedores como introducida por Urist et al [47, 48] es un valioso modelo animal para heterotópico osteoinduction provocados por sustancias biomimética, pero no pruebas de biocompatibilidad de las cuestiones relacionadas con el hueso.

Hay informes con éxito taladrar los agujeros utilizados en la tibia de conejo [23, 26] y ratas fémur [11]. Los roedores pueden requerir menos tiempo y costo, así como menos sofisticada cirugía y la anestesia. Sin embargo, más animales por estudio puede ser necesario debido a la limitada localización de las lesiones y el tamaño de los animales. Por otra parte, el metabolismo óseo es significativamente diferente con la mayoría de remodelación ósea más rápida. Los resultados positivos en roedores pueden tener que ser repetidos y verificados en las grandes especies antes de los ensayos clínicos humanos puede ser iniciado. Debido a las similitudes con el metabolismo óseo humano los resultados de las ovejas llevar más autoridad a las obtenidas pequeños animales de laboratorio [34].

El taladro modelo tal como se presenta aquí tiene ventajas adicionales. Con este modelo es posible investigar y comparar en vivo las características de hasta ocho diferentes materiales a un animal. También es posible comparar más de una muestra del mismo material dentro de un animal, sino en diferentes lugares que representan diferentes densidades de cancellous hueso. Esto no es sólo una cuestión de protección de los animales, pero también añade la posibilidad de comparar directamente la reacción del individuo a diversos materiales. Por último, pero no por ello menos importante, este modelo permite a las pruebas de biomateriales sin distintos de la carga mecánica fisiológica, que es en contraste con los modelos animales que producen única inyección o implantación sitios utilizando la osteotomía o ostectomies [24, 30, 49]. Estos modelos pueden no ser tan adecuado para las pruebas de biocompatibilidad de materiales en los huesos como el taladro modelo, ya que puede ser difícil de atribuir los fracasos a los materiales incompatibilidad o problemas mecánicos. Críticas defectos óseos de tamaño largo o en los huesos craneales son el siguiente paso una vez que la biocompatibilidad de los materiales se ha establecido [31, 32, 50, 51].

Conclusión

El taladro modelo en el ganado ovino ha demostrado ser un excelente modelo animal para probar la biocompatibilidad de biomateriales que debe ser implantado en el hueso. En general, se trata de un modelo de seguridad para el cirujano experimentado, reduce el sufrimiento y el número de animales de experimentación y sirve como una base excelente para probar los mejores materiales en un más difícil modelo animal, donde las propiedades mecánicas desempeñar un papel como de tamaño en estado crítico de defectos óseos de largo, maxilofacial o de hueso craneal.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Autores de las contribuciones

KN participado en el diseño del estudio, llevado a cabo una parte de las cirugías, participaron en la evaluación de las secciones y redactó el manuscrito.

JA participado en el diseño del estudio y llevó a cabo una parte de las cirugías.

AB es responsable de la parte anatómica del estudio.

BVR participado en el diseño del estudio, llevado a cabo una parte de las cirugías, supervisó los proyectos y ha participado en la redacción y revisión del manuscrito.

Todos los autores leído y aprobado el manuscrito final.

Pre-publicación de la historia

La pre-publicación de la historia de este documento puede accederse en:

Agradecimientos

Los autores desean agradecer a Matthias haab por los excelentes dibujos, Katalin Zlinszky y Sabina Wunderlin para establecer las técnicas histológicas, los estudiantes de doctorado D. Apelt, L. Meinel, F. Theiss, M. Kemper, A. y O. Oberle de Genot con el apoyo de los experimentos con animales incluido el establecimiento de la técnica quirúrgica y los métodos de evaluación, Adrian Fairburn por su apoyo en el escrito Inglés manuscritos, y las ovejas para que actúe como animales de experimentación.

Los estudios incluidos en esta publicación fueron financiadas en parte (subvención para KN) de El Centro Nacional de Competencia (NCCR) CO-ME, Zurich, Suiza.