بررسی تاثیر سایز تخلخل بر نفوذ در استخوان در ایمپلنت های تیتانیومی متخلخل ساخته شده با پرینت سه بعدی

مطالعه تاثیر پارامترهای گوناگون ساختارهای متخلخل تیتانیومی بر روی رشد داخلی استخوان و ادغام بافت ایمپلنت و استخوان در سال های اخیر مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است ایمپلنت های متخلخل طراحی شده با ساختار کمینه سطح متناوب TPMS (triply periodic minimal surface) و ساخته شده به روش پرینت سه بعدی، به طور قابل توجهی تاثیرگذاری بیشتری بر سلول های استخوانی و استحکام مکانیکی به نسبت ایمپلنت های رایج دارند. در این پژوهش تاثیر سایز تخلخل ایمپلنت های متخلخل تیتانیومی با طرح تخلخل جایروید (Gyroid) در نفوذ استخوان و ادغام با بافت ایمپلنت مورد بررسی قرار گرفته است.

مواد و روش ها: 

سه ایمپلنت تیتانیومی متخلخل دیسک شکل با طرح «تخلخل حلقوی چندوجهی» در اندازه تخلخل 400، 500 و 600 میکرومتر طراحی شد. همه نمونه ها به وسیله پرینت سه بعدی و با تکنیک SLM (Selective Laser Melting) و از جنس تیتانیوم آلیاژی گرید مدیکال (Ti6Al4V) ساخته شدند. جهت مطالعه حیوانی، از موش صحرایی نر، نژاد ویستار با وزن 350 تا 450 گرم استفاده شد. بررسی رشد و ترمیم استخوان به وسیله ایجاد ضایعه در استخوان کالواریا و جایگذاری ایمپلنت های ساخته شده در داخل ضایعه، انجام شد. پس از دوازده هفته، نمونه های حیوانی قربانی شدند، پوست از استخوان کالواریا برداشته شد و ایمپلنت های جایگذاری شده به منظور ارزیابی هیستولوژیک خارج شدند.

ساختار متخلخل حلقوی چندوجهی نسبت سطح به حجم بالایی داشته و تخلخل ها دارای اتصال داخلی بوده اند که موجب چسبندگی سلولی و رشد و نفوذ استخوان می شود. نتایج نشان داد رشد داخلی استخوان به طور قابل توجهی در سایز تخلخل 400 میکرومتر نسبت به سایر گروه های مورد آزمایش بیشتر بوده و نفوذ استخوان به داخل ساختار مشهود بود. هم چنین ، رگزایی در سایز تخلخل 600 میکرومتر مشاهده شد.

نتیجه گیری: 

نتایج، تاثیر مثبت تخلخل در ایمپلنت های تیتانیومی بر تشویق استخوان به رشد داخلی و نفوذ استخوان به داخل تخلخل را تایید کرد. در ایمپلنت متخلخل تیتانیومی با ساختار حلقوی چندوجهی، سایز تخلخل 400 میکرومتر برای تمایز و تکثیر سلول های استخوانی مناسب بود و موجب ادغام بافت ایمپلنت و استخوان شد.