Inleiding
Tandheelkundige implantaten, zoals tandimplantaten, bruggen en implantaatgedragen protheses, zijn essentieel voor het vervangen van ontbrekende tanden. Jaarlijks ontvangen miljoenen mensen dan ook nieuwe implantaten. In de orthodontie worden titanium pinnen gebruikt als tijdelijke ankerapparaten (TAD's) om tandbewegingen te reguleren. Deze mini-implantaten hebben echter een faalpercentage van 13,5%, wat aangeeft dat er ruimte is voor verbetering van de osseointegratie.
Osseointegratie, het proces waarbij een tandheelkundig implantaat stevig vastgroeit aan het omringende botweefsel wordt door diverse factoren beïnvloed. Een belangrijke factor is het materiaal van het implantaat. Titanium wordt veelvuldig gebruikt vanwege zijn uitzonderlijke sterkte, biocompatibiliteit en corrosiebestendigheid. Dit materiaal bevordert de botgroei en speelt een cruciale rol in het succes van osseointegratie, wat essentieel is voor de stabiliteit van het implantaat. Daarnaast is de kwaliteit van het bot een bepalende factor in het osseointegratieproces. Botkwaliteit wordt ingedeeld in vier types, waarbij type 1 het dichtste en dus het meest geschikt is voor implantaten. De kwaliteit varieert echter in verschillende delen van de kaak. Voor een succesvolle osseointegratie is stabiliteit van groot belang en deze kan worden onderverdeeld in primaire (mechanische) en secundaire (biologische) stabiliteit. Primaire stabiliteit wordt onmiddellijk beïnvloed door factoren zoals botkwaliteit en het ontwerp van het implantaat, terwijl secundaire stabiliteit zich in de loop van de tijd ontwikkelt naarmate het bot rond het implantaat groeit.
Doelstelling
Het doel van het onderzoek bestond uit twee delen: het beoordelen van de levensvatbaarheid van menselijk botweefsel ex vivo en het evalueren van de osseointegratie van titanium pinnen in dit model. Hiermee wilden de onderzoekers een alternatief ontwikkelen voor dierproeven, met als hypothese dat (i) menselijk botweefsel vitaal blijft buiten het lichaam en (ii) de stabiliteit van titanium pinnen verbetert door toename van het bot-op-implantaat contact (BIC) en botoppervlakte (BA) rondom het implantaat.
Onderzoeksmethode
Voor dit onderzoek werd vitaal menselijk botweefsel verkregen uit femurkoppen (heupkoppen), aangezien het bot in deze regio vergelijkbaar is met het bot in de kaak. Uit de femurkoppen werden botschijven gezaagd die in een speciaal ontworpen medium werden geplaatst om hun levensvatbaarheid te behouden. Titanium pinnen werden geïmplanteerd in de botschijven om de osseointegratie te analyseren.
Er werden acht botschijven gebruikt in het onderzoek. Van deze acht werden vier botschijven gedurende 40 dagen en de overige vier gedurende 14 dagen geobserveerd. De levensvatbaarheid van het botweefsel werd beoordeeld met behulp van een AlamarBlue assay en een histologische analyses. De osseointegratie van de implantaten werd onderzocht door histomorfometrische analyses, waarbij de botimplantaatcontact (BIC) en de botoppervlakbedekking (BA) werden gemeten om de mate van integratie te bepalen.
Resultaten
De AlamarBlue assay toonde aan dat de botschijven over een periode van 42 dagen levensvatbaar bleven, met een toenemend celmetabolisme als teken van gezond botweefsel. Microscopische analyse bevestigde de migratie van cellen uit de botschijven, waardoor de levensvatbaarheid verder werd ondersteund. Histologische secties toonden nieuwe botvorming rond de titanium pinnen, wat op actieve osseointegratie wijst. Er werd een significante toename in BA% en BIC% waargenomen na 40 dagen, wat wijst op verbeterde osseointegratie in de loop van de tijd.
Discussie
Hoewel de ex vivo aard van het onderzoek enkele beperkingen met zich meebrengt, zoals het ontbreken van groeifactoren en mechanische krachten die normaal gesproken in vivo aanwezig zijn, tonen de resultaten aan dat menselijk botweefsel levensvatbaar kan blijven buiten het lichaam. En dat het als model kan dienen voor osseointegratieonderzoek zonder dierproeven. Variabiliteit in botkwaliteit en het gebruik van verschillende donoren kunnen de resultaten hebben beïnvloed. Toekomstig onderzoek zou zich moeten richten op een groter aantal monsters van enkele donoren en mogelijk longitudinale histologische secties voor een diepgaandere analyse.
Een van de sterke punten van de studie is het potentieel om het aantal benodigde dierproeven te verminderen. Toch moeten we rekening houden met variabiliteit in botkwaliteit en het gebruik van verschillende botdonoren, die mogelijk invloed hebben gehad op de resultaten. Toekomstig onderzoek zou kunnen profiteren van een grotere steekproefomvang met botmonsters van enkele donoren en het overwegen van longitudinale histologische secties voor een meer gedetailleerde analyse. Het is ook aan te raden om basislijnmetingen te gebruiken om primaire stabiliteit te vergelijken met waarden na een bepaalde periode.
Conclusie
Deze studie concludeert dat menselijke botschijven levensvatbaar kunnen blijven tijdens langdurige ex vivo culturen en dat osseointegratie van titanium pinnen in deze schijven mogelijk is. Dit biedt een veelbelovend alternatief voor dierproeven in implantaatonderzoek.