ラット大腿骨におけるチタン歯科用インプラント上の生物活性ケイ酸塩コーティングの生体内研究

An In Vivo Study in Rat Femurs of Bioactive Silicate Coatings on Titanium Dental Implants.

• Giulia Brunello
• Lisa Biasetto
• Hamada Elsayed
• Elia Sbettega
• Chiara Gardin
• Anna Scanu
• Simone Carmignato
• Barbara Zavan
• Stefano Sivolella

抄録

歯科用および整形外科用チタン（Ti）インプラントの生体活性を高めるためのコーティング目的で、シリカベースのセラミックが提案されている。本研究の目的は、スフェーンベースのバイオセラミック（CaO.TiO.SiO）コーティングがインプラントの生体内オッセオインテグレーションに及ぼす影響を調査することであった。スフェーンコーティングは、プレセラミックポリマーとナノサイズの活性前駆体から得られ、自動エアブラシで堆積された。20個のカスタマイズされたTiインプラント、10個のスフェーンコーティングと10個のコーティングされていないラフインプラントを10匹のSprague-Dawleyラットの大腿骨近位部に埋入した。14日目と28日目にマイクロCT（micro-CT）を用いて、全体的な皮質骨と海綿骨とインプラントの骨と骨の接触（BIC）を測定した。さらに、インプラント周囲の骨治癒を組織学的および組織形態学的に評価した。膝関節の滑液中の白血球数（存在する場合）も評価した。BIC値には、スフェーンコーティングされたインプラントとコーティングされていないインプラントの間で、全体および2つの骨区画において差は認められませんでした（＞0.05）。コーティングの剥離は3例で発生した。micro-CTデータと一致し、組織学的評価では、2群間に差は認められなかった。また、試験側では滑液は採取できず、スフェンの生体適合性が確認された。結論として、スフィン系コーティングは生体医学用途に適した材料であることがわかった。インプラントへのコーティングの密着性を向上させるためには、さらなる研究が必要である。

Silica-based ceramics have been proposed for coating purposes to enhance dental and orthopedic titanium (Ti) implant bioactivity. The aim of this study was to investigate the influence of sphene-based bioceramic (CaO.TiO.SiO) coatings on implant osseointegration in vivo. Sphene coatings were obtained from preceramic polymers and nano-sized active precursors and deposited by an automatic airbrush. Twenty customized Ti implants, ten sphene-coated and ten uncoated rough implants were implanted into the proximal femurs of ten Sprague-Dawley rats. Overall, cortical and cancellous bone-to-implant contact (BIC) were determined using micro-computed tomography (micro-CT) at 14 and 28 days. Moreover, peri-implant bone healing was histologically and histomorphometrically evaluated. The white blood cell count in the synovial fluid of the knee joints, if present, was also assessed. No difference in the BIC values was observed between the sphene-coated and uncoated implants, overall and in the two bone compartments ( > 0.05). Delamination of the coating occurred in three cases. Consistently with micro-CT data, the histological evaluation revealed no differences between the two groups. In addition, no synovial fluid could be collected on the test side, thus confirming sphene biocompatibility. In conclusion, sphene coating was found to be a suitable material for biomedical applications. Further studies are needed to improve coating adhesion to the implants.