The increasing incidence of trauma in medicine brings with it new demands on the materials used for the surgical treatment of bone fractures. Titanium, its alloys, and steel are used worldwide in the treatment of skeletal injuries. These metallic materials, although inert, are often removed after the injured bone has healed. The second-stage procedure-the removal of the plates and screws-can overwhelm patients and overload healthcare systems. The development of suitable absorbable metallic materials would help us to overcome these issues. In this experimental study, we analyzed an extruded Zn-0.8Mg-0.2Sr (wt.%) alloy on a rabbit model. From this alloy we developed screws which were implanted into the rabbit tibia. After 120, 240, and 360 days, we tested the toxicity at the site of implantation and also within the vital organs: the liver, kidneys, and brain. The results were compared with a control group, implanted with a Ti-based screw and sacrificed after 360 days. The samples were analyzed using X-ray, micro-CT, and a scanning electron microscope. Chemical analysis revealed only small concentrations of zinc, strontium, and magnesium in the liver, kidneys, and brain. Histologically, the alloy was verified to possess very good biocompatibility after 360 days, without any signs of toxicity at the site of implantation. We did not observe raised levels of Sr, Zn, or Mg in any of the vital organs when compared with the Ti group at 360 days. The material was found to slowly degrade in vivo, forming solid corrosion products on its surface.
- MeSH
- fraktury tibie * metabolismus chirurgie MeSH
- hořčík chemie farmakokinetika farmakologie MeSH
- králíci MeSH
- lidé MeSH
- slitiny * chemie farmakokinetika farmakologie MeSH
- stroncium chemie farmakokinetika farmakologie MeSH
- testování materiálů * MeSH
- tibie metabolismus patologie MeSH
- vstřebatelné implantáty * MeSH
- zinek chemie farmakokinetika farmakologie MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- králíci MeSH
- lidé MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Introduction A standard osteosynthetic material for maxillofacial skeleton is titanium and its alloys. The convenience of degradable material is avoiding of second surgery in cases, where removal of the material is necessary. Magnesium biodegradable alloys have similar mechanic properties as cortical bone - reasonable corrosion and sufficient biologic properties. They might be used in facial skeleton fixation. Materials and methods The study included a total of 16 rabbits, and they were randomly divided into two groups. Each group received two screws (WE4 and titanium as a standard material) in artificially drilled defect into right tibia. Animals were euthanized at four-week intervals. Bone samples with implants underwent microfocus CT scans and were histologically examined. Results WE43 alloys showed fragmentation of the material on the 16th week - statistically significant volume loss was found between weeks 12 and 16. Bone healing around the WE43 screws was of similar quality as around titanium screws, and no adverse effect was noticed. Conclusion The study showed good quality of bone healing around WE43 implants. From this point of view, the WE43 alloy meets the requirements of osteosynthetic material for maxillofacial skeleton.
- MeSH
- hořčík škodlivé účinky chemie MeSH
- kostní šrouby * škodlivé účinky MeSH
- králíci MeSH
- povrchové vlastnosti MeSH
- slitiny škodlivé účinky chemie MeSH
- tibie zranění patologie chirurgie MeSH
- titan škodlivé účinky chemie MeSH
- vstřebatelné implantáty * škodlivé účinky MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- králíci MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Úvod a cíl: Standardním materiálem užívaným pro osteosyntézu obličejového skeletu je titan a jeho sloučeniny. Jednou z nevýhod konvenčního materiálu je nutnost jeho extrakce v indikovaných případech. Řešení situace nabízí degradovatelné materiály. V minulosti se pro tyto účely užívaly materiály na bázi polylaktidové nebo polyglykolidové kyseliny, které se klinicky prokázaly být nevyhovující. Moderním řešením je použití osteosyntetického materiálu z kovových degradovatelných slitin. Autoři prezentují původní práci – výzkum vstřebatelnosti kovových materiálů na bázi magnezia a zinku na biomodelech. Materiál a metodika: K výzkumu bylo použito celkem 12 zvířecích biomodelů – králíků, kterým byly implantovány do tibií šrouby ze tří typů kovů (dvě vstřebatelné slitiny – Zn-2Mg a WE43 – a titan jako standardní materiál). Zvířata byla ve čtyřtýdenních intervalech eutanazována, vzorky kostní tkáně s implantovaným materiálem byly skenovány v mikrofokus-CT a histologicky vyšetřeny. Byla posouzena rychlost degradace materiálů. Výsledky: Doba degradace materiálu je u WE43 za fyziologických podmínek krátká pro stabilizaci fraktury do doby její konsolidace. Materiál Zn-2Mg během 16 týdnů prokázal minimální schopnost degradace. Oba materiály prokázaly přiměřené biologické vlastnosti. Závěr: Degradovatelné materiály na bázi magnezia a zinku jsou z biologického hlediska vyhovující materiály. Z výsledků výzkumu ale vyplývá, že použití obou typů slitin nevyhovuje požadavkům na materiál, tj. zachování pevnosti po dobu 12–24 týdnů a současně vstřebání v racionálním časovém rámci.
Introduction and aim: The standard material used for osteosynthesis of the facial skeleton is the titan and its compounds. One of the disadvantages of the conventional material is the need for its extraction in indicated cases. Degradable material offer a solution to the situation. In the past, materials based on polylactic or polyglycolic acid were used for these purposes. It clinically proved to be unsatisfactory. The modern solution is the use of biodegradable metal alloys. The authors present original research on the degradation of metal materials based on magnesium and zinc on the biomodels. Materials and methods: A total of 12 animal models (rabbits) were used. Screws of 3 types of metals (Zn-2Mg and WE43 degradable alloys and the titanium as a standard material) were implanted in the rabbit’s tibias. The animals were euthanasied in 4-weeks intervals, samples of bone tissue with an implanted material have been scaned under mikrofocus CT and were histologically examined. The rate of degradation of the materials was examined. Results: Time period of degradation of the material WE43 under physiological conditions has been shown to be too short to stabilize the fracture. Material of Zn-2 mg during the 16 weeks showed a minimum ability to degradation. Both materials have demonstrated reasonable biological properties. Conclusion: Degradable materials based on magnesium and zinc are from the biological point of view matching materials. The results of this research indicates that the use of both types of alloys does not satisfy the materials requirments, i.e. retained strength for 12–24 weeks and degradation in reasonable time frame..
- MeSH
- adjuvancia anestetická MeSH
- analgetika MeSH
- anestetika lokální MeSH
- antibakteriální látky aplikace a dávkování terapeutické užití MeSH
- antiflogistika nesteroidní MeSH
- biologické modely MeSH
- diazepam aplikace a dávkování terapeutické užití MeSH
- hořčík terapeutické užití MeSH
- ketamin aplikace a dávkování terapeutické užití MeSH
- ketoprofen aplikace a dávkování terapeutické užití MeSH
- kovy terapeutické užití MeSH
- králíci MeSH
- modely u zvířat MeSH
- titan terapeutické užití MeSH
- trimekain aplikace a dávkování terapeutické užití MeSH
- vnitřní fixace fraktury metody MeSH
- vstřebatelné implantáty * dějiny využití MeSH
- zinek terapeutické užití MeSH
- zubní implantáty MeSH
- zubní slitiny terapeutické užití MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- králíci MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- abstrakt z konference MeSH
