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Reconstruction of bone defects through local drug delivery from a beta-tricalcium phosphate (β-TCP) bone graft substitute


Bucher, Ramon. Reconstruction of bone defects through local drug delivery from a beta-tricalcium phosphate (β-TCP) bone graft substitute. 2014, University of Zurich, Vetsuisse Faculty.

Abstract

Die Kieferkammaugmentation mit autologem Knochen (AK) ist eine klinisch erfolgreiche Methode um lokale Kieferkammdefekte (KKD) zu behandeln. Als Ersatz von AK bieten sich derzeit verschiedene Knochenersatzmaterialen wie Verbunde aus β-Tricalciumphosphat mit einer abbaubaren Polymerbeschichtung an, in welche zur lokalen Freisetzung zusätzlich auch Wirkstoffe eingebracht werden können. Ziel dieser Studie war es zu zeigen, dass ein solches Biomaterial als Alternative zu AK in der Augmentation von lateralen KKD eingesetzt werden kann. Dieses wurde deshalb mit Montelukast, Simvastatin und Teriparatid modifiziert und in laterale KKD in 12 Minipigs eingebracht. In der postoperativen Phase, sowie nach 6 Wochen, konnte ein klinisch soweit unauffälliger Wundheilungsverlauf beobachtet werden, wobei sich jedoch auch leichte Entzündungszeichen mit teilweisem Verlust der Abdeckmembran bzw. des Augmentats offenbarten. Qualitative und quantitative histologische Auswertungen zeigten, dass die Beschichtung mit Teriparatid zu einer deutlichen Knochenneubildung führte. Es wurden jedoch keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den drei modifizierten Beschichtungen beobachtet. Um den Erfolg der drei Modifikationen weitergehend beurteilen zu können sind zusätzliche Versuche mit einer höheren Fallzahl, unterschiedlichen Zeitpunkten und Konzentrationen notwendig. Postoperative Komplikationen könnten möglicherweise durch eine Verbesserung (Refinement) des Tiermodells reduziert werden.

Lateral or vertical augmentation by use of autologous bone (AB) is a clinically approved method to overcome local alveolar ridge defects. Currently, modification of biomaterials with growth factors or other osteoinductive substances to replace AB grafts is a major issue in dental research. β-tricalcium phosphates (β-TCP) with degradable polymer coatings, that release incorporated substances after implantation, are used as such osteoconductive scaffold and drug-releasing systems in research. The aim of this study was to show that a β-TCP composite may be used as an alternative to AB grafts in mandibular alveolar ridge defects. For this purpose, lateral alveolar crest defects in 12 minipigs were augmented using a β-TCP composite modified with one of three bioactive molecules (montelukast, simvastatin or teriparatide). Overall, the postoperative course proceeded without any major clinical problems, even though some postoperative complications like slight inflammatory reactions or membrane exposures with partial loss of biomaterial occurred. Qualitative and quantitative histological evaluations after 6 weeks revealed that coatings with teriparatide led to a pronounced new bone formation, yet there were no statistically significant differences between coatings. To validate these results, further refinement of the minipig model and testing a larger number of animals, additional timepoints and concentrations is necessary.

Abstract

Die Kieferkammaugmentation mit autologem Knochen (AK) ist eine klinisch erfolgreiche Methode um lokale Kieferkammdefekte (KKD) zu behandeln. Als Ersatz von AK bieten sich derzeit verschiedene Knochenersatzmaterialen wie Verbunde aus β-Tricalciumphosphat mit einer abbaubaren Polymerbeschichtung an, in welche zur lokalen Freisetzung zusätzlich auch Wirkstoffe eingebracht werden können. Ziel dieser Studie war es zu zeigen, dass ein solches Biomaterial als Alternative zu AK in der Augmentation von lateralen KKD eingesetzt werden kann. Dieses wurde deshalb mit Montelukast, Simvastatin und Teriparatid modifiziert und in laterale KKD in 12 Minipigs eingebracht. In der postoperativen Phase, sowie nach 6 Wochen, konnte ein klinisch soweit unauffälliger Wundheilungsverlauf beobachtet werden, wobei sich jedoch auch leichte Entzündungszeichen mit teilweisem Verlust der Abdeckmembran bzw. des Augmentats offenbarten. Qualitative und quantitative histologische Auswertungen zeigten, dass die Beschichtung mit Teriparatid zu einer deutlichen Knochenneubildung führte. Es wurden jedoch keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den drei modifizierten Beschichtungen beobachtet. Um den Erfolg der drei Modifikationen weitergehend beurteilen zu können sind zusätzliche Versuche mit einer höheren Fallzahl, unterschiedlichen Zeitpunkten und Konzentrationen notwendig. Postoperative Komplikationen könnten möglicherweise durch eine Verbesserung (Refinement) des Tiermodells reduziert werden.

Lateral or vertical augmentation by use of autologous bone (AB) is a clinically approved method to overcome local alveolar ridge defects. Currently, modification of biomaterials with growth factors or other osteoinductive substances to replace AB grafts is a major issue in dental research. β-tricalcium phosphates (β-TCP) with degradable polymer coatings, that release incorporated substances after implantation, are used as such osteoconductive scaffold and drug-releasing systems in research. The aim of this study was to show that a β-TCP composite may be used as an alternative to AB grafts in mandibular alveolar ridge defects. For this purpose, lateral alveolar crest defects in 12 minipigs were augmented using a β-TCP composite modified with one of three bioactive molecules (montelukast, simvastatin or teriparatide). Overall, the postoperative course proceeded without any major clinical problems, even though some postoperative complications like slight inflammatory reactions or membrane exposures with partial loss of biomaterial occurred. Qualitative and quantitative histological evaluations after 6 weeks revealed that coatings with teriparatide led to a pronounced new bone formation, yet there were no statistically significant differences between coatings. To validate these results, further refinement of the minipig model and testing a larger number of animals, additional timepoints and concentrations is necessary.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Stübinger Stefan, Luginbühl Vera
Communities & Collections:05 Vetsuisse Faculty > Veterinary Clinic > Equine Department
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:570 Life sciences; biology
630 Agriculture
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2014
Deposited On:03 May 2019 12:01
Last Modified:07 Apr 2020 07:17
Number of Pages:84
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod010394855&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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Language: English
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