Use of bioactive glasses as porous implant surface inlays, a laser-deposited coating and peri-implant bone graft extender

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-7621-3
Title: Use of bioactive glasses as porous implant surface inlays, a laser-deposited coating and peri-implant bone graft extender
Author: Keränen, Pauli
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Veterinary Medicine, Equine and Small Animal Medicine
Department of Orthopaedic Surgery and Traumatology, Faculty of Medicine, University of Turku
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2012-02-24
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-7621-3
http://hdl.handle.net/10138/29735
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Total hip arthroplasty is an excellent procedure to treat pain and restore function in patients with osteoarthritis and related conditions. In primary hip arthroplasty, both cemented and cementless techniques can be applied but the attractiveness of biologic fixation is emerging over cementing techniques. In revision hip arthroplasties, cementless biologically incorporating implants are virtually the only option even in very aged persons, although the local healing conditions are compromised because of the deficient bone stock. The number of difficult revision surgeries is expected to increase in the future, reflecting the increased life-expectancy of aged patients with hip arthroplasties. Therefore, there is a major need to seek new solutions in the enhancement of osseointegration in revision hip arthroplasties. In veterinary surgery, cemented hip arthroplasty is an accepted method of treatment for dogs with disabling hip diseases, but aseptic loosening remains a serious long-term complication. There is also a trend for cementless techniques in canine hip arthroplasties. Bioactive glasses are a group of surface-active composition-dependent silica-based biomaterials. Bioactive glasses have several unique properties enabling them to act as a bone graft substitute and as a surface-active coating material of cementless implants. The material is not only osteoconductive and osteopromotive, but may even possess angiogenetic and antibacterial properties. This thesis focused on studying the efficacy of bioactive glasses as sintered porous inlays of implant surfaces as well as laser-deposited coating materials in the enhancement of implant osseointegration. Bioactive glasses were also studied as extenders of bone grafting around a cementless implant. The study utilized unloaded and loaded models of implant healing in preclinical models. Osseointegration of titanium or CoCr alloy implants was evaluated by means of torsional failure testing and histomorphometry. No significant advantage was achieved in osseointegration with the use of bioactive glasses as porous inlays made of sintered microspheres or as a laser-deposited coating. As an unexpected adverse event, bioactive granules mixed with morselized bone allograft delayed spontaneous weight bearing. When applied as an extender of allogeneic peri-implant bone grafting, hard bioactive glass granules could act as a rolling surface and thereby reduce initial implant stability. Keywords: bioactive glass, titanium alloy implant, osseointegration, coating, bone graftLonkan tekonivelleikkaus on erinomainen toimenpide nivelrikon aiheuttaman kivun hoidossa ja leikkaus palauttaa niveleen lähes normaalin toiminnan. Leikkauksissa voidaan käyttää sekä sementtikiinnitteisiä että sementöimättömiä tekoniveliä. Viime aikoina suuntaus on ollut biologisesti kiinnittyviin sementöimättömiin tekoniveliin. Uusintaleikkauksissa sementöimätön lonkan tekonivel on käytännössä ainoa vaihtoehto jopa hyvin iäkkäillä potilailla, vaikka heillä on hidastunut luun paraneminen. Tämän takia tarvitaan uusia ratkaisuja uusintaleikkauksissa käytettävien tekonivelten paranemisen nopeuttamiseen. Eläinlääketieteessä on käytössä sementtikiinnitteiset koiran lonkan tekonivelleikkaukset, mutta ongelmana on tekonivelten myöhäisirtoaminen. Lonkan sementöimättömät tekonivelet ovatkin yleistymässä myös eläinkirurgiassa. Bioaktiiviset lasit kuuluvat pinta-aktiivisiin piioksidipohjaisiin biomateriaaleihin. Niiden kudosominaisuudet riippuvat lasin koostumuksesta. Bioaktiivisilla laseilla on useita ominaisuuksia, jotka puoltavat niiden käyttöä luusiirteiden korvikkeina ja mahdollisesti luuimplanttien pinnoitemateriaalina. Bioaktiiviset lasit edistävät uudisluun muodostumista ja uusien verisuonien kasvua. Niillä voi olla myös bakteerikasvua estäviä vaikutuksia. Tässä väitöstutkimuksessa selvitettiin bioaktiivisten lasien soveltuvuutta edistämään sementöimättömien luuimplanttien kiinnittymistä luuhun. Bioaktiivisista laseista valmistettiin mikropalloja, joista tehtiin huokoisia rakenteita edistämään luun kasvua mikrokarhennetun implantin pintaan. Tutkimuksessa testattiin bioaktiivisen lasin kiinnittämistä mikrokarhennetun implantin pintaan ohuena kerroksena laserilla. Bioaktiivista lasia käytettiin myös korvaamaan tavanomaista luunsiirrettä implantin ympärillä. Tutkimuksessa käytettiin kuormittamattomia ja kuormitettuja titaani- tai kromikobolttiseoksista valmistettuja implantteja, joiden kiinnittymistä luuhun mitattiin biomekaanisesti ja histomorfometrisesti. Bioaktiiviset lasipinnoitteet eivät edistäneet implanttien kiinnittymistä luuhun. Toisaalta bioaktiivisten lasirakeiden käyttö luunsiirteen osittaisena korvaajana ilmeisesti lisäsi implantin mikroliikettä luussa kuormituksen aikana. Toimenpide vähensi odottamattomasti spontaania varaamista leikatulle raajalle paranemisen alkuvaiheessa. Avainsanat: bioaktiivinen lasi, tekonivel, pinnoite, luunsiirre
Subject: pieneläinkirurgia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
useofbio.pdf 1.648Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record