Estudio preclínico sobre la revitalización de aloinjertos óseos mediante el uso de un biovidrio nanoparticulado de fosfato cálcico embebido en fibra de ácido poliláctico. Modelo animal en rata

Abstract

L’objectiu principal del projecte de tesi doctoral és verificar la capacitat angiogènica i d’osteointegració d’un producte de biovidre nanoparticulat de fosfat càlcic embegut en fibra d’àcid polilàctic sobre un al·loempelt ossi en un model animal en rata. Es pretenen generar els resultats preclínics necessaris per a l’avaluació de l’eficàcia i la seguretat de l’associació d’aquest producte sobre un al·loempelt estructural ossi. També es compara l’efecte de dues concentracions de fosfat càlcic en l’osteointegració i l’angiogènesi de l’al·loempelt femoral. Amb aquests objectius es va dividir la mostra en 4 grups de 12 animals cadascun: - Grup A: control negatiu sense cap tipus de producte. - Grup B: fibres d’àcid polilàctic sense fosfat càlcic. - Grup C: (20G5): 44.5% CaO - 44.5% P2O5 - 6% Na2O - 5% TiO2. - Grup D: (20P30): 70% CaO - 30% P2O. Es va realitzar un marcatge mitjançant fluorocroms a les 0, 4 i 8 setmanes, per a posteriorment realitzar l’extracció de les mostres a les 12 setmanes postoperatòries. Es va dur a terme un estudi clínic, microCT, microscòpia de fluorescència, microscòpia electrònica de rastreig i histologia de les mostres femorals extretes. Després del corresponent estudi, vam poder concloure que l’associació d’un producte de biovidre nanoparticulat de fosfat de calci embegut en fibra d’àcid polilàctic a un al·loempelt ossi promou i accelera el procés de neoformació òssia i afavoreix l’osteointegració de l’al·loempelt. Les dues concentracions no presenten diferències significatives en la seva capacitat d’estimular l’osteointegració ni l’angiogènesi. La capacitat d’induir l’osteointegració i l’angiogènesi del producte fan d’aquest biomaterial una alternativa a considerar en la investigació traslacional i la seva futura aplicació en cirurgia reconstructiva de defectes ossis segmentaris.

El objetivo principal del proyecto de tesis doctoral es verificar la capacidad angiogénica y de osteointegración de un producto de biovidrio nanoparticulado de fosfato cálcico embebido en fibra de ácido poliláctico sobre un aloinjerto óseo en un modelo animal en rata.

Se pretende generar los resultados preclínicos necesarios para la evaluación de la eficacia y la seguridad de la asociación de dicho producto sobre un aloinjerto estructural óseo. También se compara el efecto de dos concentraciones de fosfato cálcico sobre la osteointegración y angiogénesis del aloinjerto femoral.

Para ello se dividió la muestra en 4 grupos de 12 animales cada uno:

- Grupo A: control negativo sin ningún tipo de producto.

- Grupo B: fibras de ácido poliláctico sin fosfato cálcico.

- Grupo C: (20G5): 44.5% CaO - 44.5% P2O5 - 6% Na2O - 5% TiO2.

- Grupo D: (20P30): 70% CaO - 30% P2O.

Se realizó un marcaje mediante fluorocromos a las 0, 4 y 8 semanas, para posteriormente realizar la extracción de las muestras a las 12 semanas postoperatorias.

Se llevó a cabo un estudio clínico, microCT, microscopía de fluorescencia, microscopía electrónica de barrido e histología de las muestras femorales extraídas.

Tras el correspondiente estudio, pudimos concluir que la asociación de un producto de biovidrio nanoparticulado de fosfato de calcio embebido en fibra de ácido poliláctico a un aloinjerto óseo promueve y acelera el proceso de neoformación ósea y favorece la osteointegración del aloinjerto.

Las dos concentraciones no presentan diferencias significativas en su capacidad de estimular la osteointegración ni la angiogénesis.

La capacidad de inducir la osteointegración y la angiogénesis del producto hacen de este biomaterial una alternativa a considerar en la investigación traslacional y su futura aplicación en cirugía reconstructiva de defectos óseos segmentarios.

The main goal of this Doctoral Thesis project is to verify the angiogenic and capacity for osseointegration of a nanoparticulate calcium phosphate bioglass embedded in polylactic acid fiber on a bone allograft in a rat animal model.

We intended to generate the preclinical studies necessary to evaluate the efficacy and safety of said product when applied on a bone structural allograft. The differences in the effects on osseointegration and angiogenesis of the femoral allograft between two concentrations of calcium phosphate are also compared.

With these purposes, the sample was divided into 4 groups of 12 animals each:

- Group A: negative control without any product.

- Group B: polylactic acid fibers without calcium phosphate.

- Group C: (20G5): 44.5% CaO - 44.5% P2O5 - 6% Na2O - 5% TiO2.

- Group D: (20P30): 70% CaO - 30% P2O.

Fluorochrome labels were performed at 0, 4 and 8 weeks to subsequently perform the extraction of the samples at 12 postoperative weeks.

Clinical studies, microCT, fluorescence microscopy, scanning electron microscopy and histology of the extracted femoral samples were carried out.

After the corresponding studies, we were able to conclude that the association of a nanoparticulate calcium phosphate bioglass embedded in polylactic acid fiber on a bone allograft promotes and accelerates the bone neoformation process and also promotes osseointegration of the allograft.

The two different concentrations of calcium phosphate do not show significant differences in their ability to stimulate osseointegration nor angiogenesis.

The ability to induce osseointegration and angiogenesis of the product makes this biomaterial an alternative to consider in translational research and its future application in reconstructive surgery for segmental bone defects.