PL228321B1 - Stomatological ring, preferably for regeneration of bone surface with simultaneous insertion of dental implants - Google Patents
Stomatological ring, preferably for regeneration of bone surface with simultaneous insertion of dental implantsInfo
- Publication number
- PL228321B1 PL228321B1 PL408859A PL40885914A PL228321B1 PL 228321 B1 PL228321 B1 PL 228321B1 PL 408859 A PL408859 A PL 408859A PL 40885914 A PL40885914 A PL 40885914A PL 228321 B1 PL228321 B1 PL 228321B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ring
- cells
- dental
- bone
- culture
- Prior art date
Links
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 79
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000003780 insertion Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000037431 insertion Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims description 12
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims description 9
- 229960001957 stomatological preparations Drugs 0.000 title 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 62
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 27
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims description 22
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 19
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 17
- 210000005009 osteogenic cell Anatomy 0.000 claims description 15
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 9
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 claims description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 abstract description 11
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002138 osteoinductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 18
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 12
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N Haematoxylin Chemical compound C12=CC(O)=C(O)C=C2CC2(O)C1C1=CC=C(O)C(O)=C1OC2 WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 8
- 210000004373 mandible Anatomy 0.000 description 8
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical group N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 5
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 5
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 5
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 4
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 4
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 4
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 4
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 3
- 102000029816 Collagenase Human genes 0.000 description 3
- 108060005980 Collagenase Proteins 0.000 description 3
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 3
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 description 3
- 241000425571 Trepanes Species 0.000 description 3
- 102000005789 Vascular Endothelial Growth Factors Human genes 0.000 description 3
- 108010019530 Vascular Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 description 3
- 230000000735 allogeneic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002543 antimycotic Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 3
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 3
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 3
- 229960002424 collagenase Drugs 0.000 description 3
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001605 fetal effect Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 210000001847 jaw Anatomy 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 2
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 2
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930182816 L-glutamine Natural products 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical class C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N Lactic Acid Natural products CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 2
- KPKZJLCSROULON-QKGLWVMZSA-N Phalloidin Chemical compound N1C(=O)[C@@H]([C@@H](O)C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C[C@@](C)(O)CO)NC(=O)[C@H](C2)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H]3C[C@H](O)CN3C(=O)[C@@H]1CSC1=C2C2=CC=CC=C2N1 KPKZJLCSROULON-QKGLWVMZSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- MSWZFWKMSRAUBD-UHFFFAOYSA-N beta-D-galactosamine Natural products NC1C(O)OC(CO)C(O)C1O MSWZFWKMSRAUBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 2
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 description 2
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 2
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 2
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 2
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 210000002050 maxilla Anatomy 0.000 description 2
- 230000002438 mitochondrial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229940056360 penicillin g Drugs 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WEEMDRWIKYCTQM-UHFFFAOYSA-N 2,6-dimethoxybenzenecarbothioamide Chemical compound COC1=CC=CC(OC)=C1C(N)=S WEEMDRWIKYCTQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MSWZFWKMSRAUBD-IVMDWMLBSA-N 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose Chemical compound N[C@H]1C(O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O MSWZFWKMSRAUBD-IVMDWMLBSA-N 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N D-erythro-ascorbic acid Natural products OCC1OC(=O)C(O)=C1O ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000037408 Device failure Diseases 0.000 description 1
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 1
- 102000020897 Formins Human genes 0.000 description 1
- 108091022623 Formins Proteins 0.000 description 1
- FZHXIRIBWMQPQF-UHFFFAOYSA-N Glc-NH2 Natural products O=CC(N)C(O)C(O)C(O)CO FZHXIRIBWMQPQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100031181 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Human genes 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 208000006735 Periostitis Diseases 0.000 description 1
- 108010009711 Phalloidine Proteins 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 1
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 1
- 229930003268 Vitamin C Natural products 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 210000001909 alveolar process Anatomy 0.000 description 1
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- MSWZFWKMSRAUBD-QZABAPFNSA-N beta-D-glucosamine Chemical compound N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O MSWZFWKMSRAUBD-QZABAPFNSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000003570 cell viability assay Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007012 clinical effect Effects 0.000 description 1
- 239000012612 commercial material Substances 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000023753 dehiscence Effects 0.000 description 1
- 210000004513 dentition Anatomy 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006862 enzymatic digestion Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 210000004195 gingiva Anatomy 0.000 description 1
- 108020004445 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000001435 haemodynamic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007490 hematoxylin and eosin (H&E) staining Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 201000010260 leiomyoma Diseases 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 1
- 244000309715 mini pig Species 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 150000002960 penicillins Chemical group 0.000 description 1
- 210000003460 periosteum Anatomy 0.000 description 1
- 229920001432 poly(L-lactide) Polymers 0.000 description 1
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000003361 porogen Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M propidium iodide Chemical compound [I-].[I-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CCC[N+](C)(CC)CC)=C1C1=CC=CC=C1 XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012342 propidium iodide staining Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 210000003456 pulmonary alveoli Anatomy 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 102220042337 rs199607550 Human genes 0.000 description 1
- 230000037390 scarring Effects 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000013424 sirius red staining Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229960002385 streptomycin sulfate Drugs 0.000 description 1
- QTENRWWVYAAPBI-YCRXJPFRSA-N streptomycin sulfate Chemical compound OS(O)(=O)=O.OS(O)(=O)=O.OS(O)(=O)=O.CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](N=C(N)N)[C@H](O)[C@@H](N=C(N)N)[C@H](O)[C@H]1O.CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](N=C(N)N)[C@H](O)[C@@H](N=C(N)N)[C@H](O)[C@H]1O QTENRWWVYAAPBI-YCRXJPFRSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000003106 tissue adhesive Substances 0.000 description 1
- 229940075469 tissue adhesives Drugs 0.000 description 1
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 description 1
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000011718 vitamin C Substances 0.000 description 1
- 235000019154 vitamin C Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Abstract
Ujawniono pierścień wykonany z materiału osteoindukcyjnego i/lub osteogennego do stosowania w chirurgii stomatologicznej i szczękowo-twarzowej w sytuacji niedoboru podłoża kostnego do wprowadzenia śródkostnych implantów stomatologicznych.An annulus made of an osteoinductive and/or osteogenic material is disclosed for use in dental and maxillofacial surgery in the absence of a bone base for insertion of intraosseous dental implants.
Description
(21) Numer zgłoszenia: 408859 (51)lntclA61C 8/00 (2006.01)(21) Application number: 408859 ( 51 ) lntcl A61C 8/00 (2006.01)
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 15.07.2014Patent Office of the Republic of Poland (22) Date of filing: 15.07.2014
Pierścień stomatologiczny, zwłaszcza do regeneracji podłoża kostnego (54) przy jednoczasowym wprowadzaniu implantów stomatologicznych oraz zestaw zawierający taki pierścieńDental ring, especially for regeneration of the bone base (54) with the simultaneous insertion of dental implants, and a set containing such a ring
CM co coCM what what
CMCM
CMCM
Ω.Ω.
PL 228 321 B1PL 228 321 B1
Opis wynalazkuDescription of the invention
Wynalazek dotyczy pierścienia stomatologicznego, zwłaszcza do regeneracji podłoża kostnego z możliwością jednoczasowego wprowadzenia śródkostnych implantów stomatologicznych oraz zestawu zawierającego taki pierścień.The invention relates to a dental ring, in particular for the regeneration of a bone base with the possibility of simultaneous insertion of intraosseous dental implants, and a kit containing such a ring.
Stan technikiState of the art
Odbudowa ubytków kostnych za pomocą kości autogennej jest obecnie uważana za złoty standard postępowania regeneracyjnego tkanek twardych w chirurgii szczękowo-twarzowej oraz stomatologicznej.Reconstruction of bone defects using autogenous bone is currently considered the gold standard of hard tissue regeneration in maxillofacial and dental surgery.
Materiał kostny pozyskuje się z miejsca dawczego w postaci wiórów kostnych pozyskanych za pomocą skrobaczek kostnych najczęściej z okolicy guza szczęki, czy trójkąta zatrzonowcowego lub z większych fragmentów kostnych mielonych w młynkach. Następnie materiał kostny jest przenoszony kondensowany w miejscu biorczym oraz fiksowany/mocowany pokrywającą błoną kolagenową lub błoną politetrafluoroetylenową (błona PTFE) wraz z pinami.Bone material is obtained from the donor site in the form of bone chips obtained with bone scrapers, most often from the area of the jaw tumor or the alveolar triangle or from larger bone fragments ground in grinders. Then the bone material is transported condensed in the recipient site and fixed / fixed with a collagen membrane or polytetrafluoroethylene membrane (PTFE membrane) with pins.
Przeszczep kości autogennej wykonywany jest również w postaci bloków kostnych. Bloki takie fiksowane są poprzez wklinowanie w ubytek kostny bądź stabilizowane pinami i/lub śrubami resor bowalnymi bądź nieresorbowalnymi. Te ostatnie wymagają usunięcia po upłynięciu okresu integracji przeszczepu.Autogenous bone transplantation is also performed in the form of bone blocks. Such blocks are fixed by wedging into the bone defect or stabilized with pins and / or resorbable or non-resorbable screws. The latter require removal after the graft integration period has elapsed.
Znana jest metoda jednoczasowego wprowadzenia implantu stomatologicznego centralnie przechodzącego przez ukształtowany w postaci pierścienia przeszczep kości autogennej pobierany z okolicy bródkowej. Metoda ta ograniczona jest ilościowo do maksymalnie czterech wszczepów w związku z ograniczeniami miejsca dawczego. W przypadku pomyślnego przebiegu wgajania przeszczepu implant stomatologiczny pozostaje w miejscu wprowadzenia jako filar dla odbudowy protetycznej.The method of simultaneous insertion of a dental implant centrally passing through a ring shaped autogenous bone graft taken from the chin area is known. This method is limited to a maximum of four implants due to donor site limitations. In the case of successful healing of the graft, the dental implant remains in the place of insertion as a pillar for the prosthetic reconstruction.
Ubytki kostne uzupełniane są również materiałem allogenicznym, ksenogenicznym lub heterogennym. Stosowanie tych rodzajów metod regeneracji jest analogiczne w formie do metod przeszczepu autogennego. Wyjątek stanowi brak w dostępnym piśmiennictwie metody jednoczasowego wprowadzenia wszczepu stomatologicznego wraz z blokiem materiału kościozastępczego w taki sposób, aby blok ten był jednoczasowo stabilizowany implantem stomatologicznym. Nie występują również na rynku materiały kościozastępcze i regeneracyjne produkty ukształtowane w ten sposób, aby umożliwić jednoczasowe wprowadzenie i fiksowane w miejscu biorczym za pomocą implantu stomatologicznego.Bone defects are also supplemented with allogeneic, xenogeneic or heterogeneous material. The application of these types of regeneration methods is analogous to the methods of autogenous transplantation. The exception is the lack of a method of simultaneous insertion of a dental implant with a block of bone substitute material in the available literature in such a way that the block is simultaneously stabilized with a dental implant. There are also no bone substitutes on the market and regenerative products shaped in such a way as to allow for simultaneous insertion and fixation in the recipient site with a dental implant.
W szczególności nie są dostępne bloki z materiału kościozastępczego ukształtowane na wzór pierścienia. Ponadto nie występują doniesienia na temat tak uformowanych trójwymiarowych rusztowań zasiedlanych komórkami osteogennymi.In particular, ring-shaped bone substitutes are not available. Moreover, there are no reports of such formed three-dimensional scaffolds inhabited by osteogenic cells.
Złotym standardem w regeneracji ubytków kostnych pionowych i poziomych jest stosowanie przeszczepów kości autogennej. Technika ta zakłada pobieranie kości z tak zwanych miejsc dawczych u tego samego pacjenta, u którego odtwarzane jest podłoże kostne. Kość może być pobierana z miejsca dawczego w formie wiórów za pomocą skrobaczek. Taka postać wymaga specjalnego kształtowania materiału w miejscu biorczym oraz konsolidowania go za pomocą błon zaporowych resorbowalnych jak i nieresorbowalnych. Tkanka kostna może być pobierana również w formie bloków wycinanych za pomocą trepanów, dłut, wiertarek obrotowych bądź urządzeń typu piezoelektrycznych. Uzyskuje się w ten sposób upostaciowane fragmenty kostne, które są następnie mocowane do ubytku najczęściej za pomocą pinów lub śrub. Przy pomyślnym przebiegu po okresie przebudowy dochodzi do integracji przeszczepionego materiału kostnego z podłożem biorczym i można usunąć elementy mocujące przeszczep. W implantologii zabieg usunięcia elementów stabilizujących wykorzystywany jest zwykle również do wprowadzenia wszczepów stomatologicznych wykorzystujących do stabilizacji nowopowstałą tkankę kostną. Po okresie wgajania implantów mogą one być poddane odbudowie protetycznej.The gold standard in the regeneration of vertical and horizontal bone defects is the use of autogenous bone grafts. This technique involves collecting bone from so-called donor sites in the same patient in whom the bone matrix is being reconstituted. Bone can be collected from the donor site in the form of chips using scrapers. This form requires special shaping of the material in the recipient site and its consolidation with resorbable and non-resorbable barrier membranes. Bone tissue can also be collected in the form of blocks cut with trepans, chisels, rotary drills or piezoelectric devices. In this way, textured bone fragments are obtained, which are then attached to the defect, most often with pins or screws. With a successful course after the remodeling period, the grafted bone material is integrated into the recipient medium and the graft fasteners can be removed. In implantology, the procedure of removing stabilizing elements is usually also used to insert dental implants that use the newly formed bone tissue for stabilization. After the implants have healed in, they can undergo prosthetic reconstruction.
Istotną modyfikacją opisanego rozwiązania jest zastosowanie przeszczepów tkanki kostnej uformowanej w miejscu biorczym na kształt pierścienia. Pierścień ten wycinany jest za pomocą dwóch okrągłych trepanów o różnej średnicy osadzanych na wiertarce chirurgicznej. Obydwa trepany mają przy tej procedurze ten sam centralny punkt obrotu. Trepan mniejszy posiada średnicę zewnętrzną równą lub o część milimetra mniejszą od średnicy zewnętrznej implantu stomatologicznego, który ma być zainstalowany w miejscu biorczym. Trepan większy ma średnicę wewnętrzną większą o około milimetry od średnicy zewnętrznej trepanu mniejszego określając w ten sposób grubość wycinanego pierścienia kostnego. Wysokość pierścienia jest zależna od rozmiaru pionowego defektu regenerowaPL 228 321 B1 nego podłoża kostnego i powinna być mu równa. Pozyskany pierścień przenoszony jest do miejsca biorczego i mocowany za pomocą jednoczasowo instalowanego implantu stomatologicznego. Implant ten przeprowadzany jest przez środek pierścienia, zaś jego koniec mocowany jest w uprzednio przygotowanym łożu w obszarze miejsca biorczego. Takie postępowanie zapewnia stabilizację pierwotną implantu, jak i fiksację bloku przeszczepianej kości, który uprzednio ukształtowany został w formie pierścienia.An important modification of the described solution is the use of bone tissue grafts formed in the shape of a ring in the recipient site. This ring is cut with two round trepans of different diameters mounted on a surgical drill. Both trepans have the same central pivot point for this procedure. The smaller trepan has an outer diameter equal to or a part of a millimeter smaller than the outer diameter of the dental implant to be installed in the recipient site. The larger trepan has an inside diameter that is about a millimeter larger than the outside diameter of the smaller trepan, thus determining the thickness of the bone ring to be cut. The height of the ring depends on the size of the vertical defect of the regenerated bone substrate and should be equal to it. The acquired ring is transferred to the recipient site and fixed with a simultaneously installed dental implant. The implant is led through the center of the ring, and its end is fixed in a previously prepared bed in the area of the recipient site. This procedure ensures the primary stabilization of the implant as well as fixation of the bone graft block, which was previously shaped in the form of a ring.
Problem technicznyTechnical problem
Zaletą wprowadzenia techniki pierścieni kostnych jest ograniczenie do jednego zabiegu chirurgicznego całej procedury regeneracji kości i wszczepiania implantów stomatologicznych. Stosowanie pierścieni kostnych nie zniwelowało jednak podstawowych problemów związanych z przeszczepami autogennymi kości, do których należy zaliczyć:The advantage of introducing the bone ring technique is that the entire procedure of bone regeneration and implantation of dental implants is limited to one surgical procedure. However, the use of bone rings did not eliminate the basic problems associated with autogenous bone transplants, which include:
a) konieczność wykonywania traumatycznego zabiegu w miejscu biorczym (najczęściej żuchwa, ale bywają wykorzystywane również inne kości);a) the need to perform a traumatic surgery in the recipient site (usually the mandible, but other bones are also used);
b) ograniczoną ilość możliwego do pobrania materiału w miejscu dawczym - niewystarczającą w niektórych przypadkach do całkowitego uzupełnienia ubytku w miejscu biorczym (kość żuchwy wystarcza zazwyczaj na wykonanie nie więcej niż 4 pobrań materiału kostnego do przeszczepu);b) limited amount of material that can be collected at the donor site - insufficient in some cases to complete the defect in the recipient site (the mandibular bone is usually sufficient to perform no more than 4 samples of bone material for transplantation);
c) znaczną zawartość części korowej kości ubogiej w komórki i czynniki wzrostu wobec nikłej zawartości kości gąbczastej w przeszczepianym materiale;c) a significant proportion of the cortical part of the bone poor in cells and growth factors versus the scarce content of cancellous bone in the grafted material;
d) niewystandaryzowaną jakość materiału przeszczepianego zależną od organizmu dawcy, jak i okolicy anatomicznej, z której materiał jest pobierany;(d) non-standardized quality of the grafted material, depending on the donor organism and the anatomical site from which the material is collected;
e) niepewny czas resorpcji przeszczepu, zwykle zbyt szybki wobec potrzeb klinicznych, co skutkuje szybkim zanikiem wymiaru poziomego i pionowego kości wokół wszczepianych implantów, ich obnażeniem, zainfekowaniem i następową przedwczesną utratą.e) the uncertain time of graft resorption, usually too fast for clinical needs, which results in rapid loss of horizontal and vertical dimensions of the bones around implanted implants, their exposure, infection and subsequent premature loss.
Znana próba rozwiązania powyższych problemów polega na stosowaniu pierścieni wykonanych z gąbczastej kości allogennej. Jednak nie pozwala to na uniknięcie wskazanych powyżej problemów od c) do e). Pomimo gąbczastej struktury, allogenna kość wykorzystywana do wykonywania pierścieni jest pozbawiona żywych komórek i aktywnych czynników wzrostu. Dodatkowo, wykonywanie przeszczepu pochodzącego od obcego dawcy wiąże się z dodatkowymi problemami, przykładowo może rodzić ryzyko przeniesienia chorób zakaźnych. Kolejnym problemem technicznym wymagającym rozwiązania jest uzyskanie lepszego odtworzenia kości biorcy, zwłaszcza w wymiarze pionowym. Regeneracja wielościennych ubytków kostnych stanowi istotny problem w chirurgii stomatologicznej i szczękowo-twarzowej. W przypadku przygotowań do wszczepienia implantów stomatologicznych, liczne techniki operacyjne koncentrują się zwłaszcza na zwiększeniu pionowego wymiaru kości części zębodołowej żuchwy, czy wyrostka zębodołowego szczęki. Przeszczepy kości autogennej, czy zabiegi sterowanej regeneracji tkanek za pomocą kości ksenogennej nie przynoszą powtarzalnych pozytywnych wyników. Zwykle w piśmiennictwie skuteczność tych technik w regeneracji 4 mm ubytku kości szacowana jest poniżej 50%. Techniki te uniemożliwiają jednoczasowe wprowadzanie implantów stomatologicznych, zmuszając pacjenta do poddawania się minimum dwa razy zabiegom chirurgicznym celem przywrócenia uzębienia.A known attempt to solve the above problems is to use rings made of spongy allogeneic bone. However, this does not allow the above-mentioned problems c) to e) to be avoided. Despite its spongy structure, the allogeneic bone used to make rings is devoid of viable cells and active growth factors. In addition, carrying out a foreign donor transplant poses additional problems, for example it may lead to the risk of transmitting infectious diseases. Another technical problem that needs to be solved is to obtain a better reconstruction of the recipient's bone, especially in the vertical dimension. Regeneration of polyhedral bone defects is a significant problem in dental and maxillofacial surgery. When preparing for the implantation of dental implants, numerous surgical techniques focus especially on increasing the vertical dimension of the bone of the mandibular alveolar part or the maxillary alveolar ridge. Autogenous bone transplants or guided tissue regeneration procedures using xenogeneic bone do not bring repeated positive results. Typically, in the literature, the effectiveness of these techniques in regenerating a 4 mm bone defect is estimated to be less than 50%. These techniques prevent the simultaneous insertion of dental implants, forcing the patient to undergo at least two surgeries to restore the dentition.
Kolejnym poważnym problemem w sterowanej regeneracji kości, zwłaszcza odtworzenia kości szczęki w obrębie zębodołu w celu umożliwienia wykonania zabiegu wszczepienia implantu stomatologicznego, jest zarządzanie tkankami miękkimi. Uzyskiwana w wyniku zabiegu regeneracji nowa objętość kości musi zostać pokryta tkankami miękkimi dziąsła. Tkanka miękka występuje w miejscu defektu kostnego w niedostatku i pokrycie odtwarzanej tkanki kostnej napotyka na liczne trudności. Formowane i preparowane płaty, jak i przeszczepy tkanek miękkich zwykle są niewystarczające do pełnego pokrycia zwiększonych rozmiarów podłoża kostnego. Konieczność szycia tkanek pod napięciem powoduje często brak szczelności w miejscu wykonania szwu. Rozległość stosowanych płatów oraz ich odległe przemieszczenia skutkują często znacznymi zaburzeniami hemodynamicznymi w płacie, zmniejszając jego biologiczny potencjał do gojenia. Wymienione powyżej dwa czynniki często skutkują rozejściem się brzegów rany i odsłonięciem przeszczepianego materiału kostnego. Takie powikłanie stanowi częstą przyczynę niepowodzenia zabiegu wszczepienia implantu stomatologicznego lub wystąpienia poważnych powikłań takich jak obnażenie kości szczęki po wszczepieniu implantu.Another serious problem in guided bone regeneration, especially in the reconstruction of the jaw bone within the alveolus in order to be able to perform a dental implant surgery, is the management of soft tissues. The new bone volume obtained as a result of the regeneration procedure must be covered with soft tissues of the gums. The soft tissue is present at the site of the defect in the scarcity, and the covering of the reconstructed bone tissue faces numerous difficulties. Molded and prepared flaps as well as soft tissue grafts are usually insufficient to fully cover the increased size of the bone matrix. The necessity to suture tissues under tension often results in a lack of tightness in the place where the seam is made. The extent of the flaps used and their distant displacement often result in significant haemodynamic disturbances in the lobe, reducing its biological healing potential. The above two factors often result in the dehiscence of the wound edges and the exposure of the grafted bone material. Such a complication is a common cause of dental implant failure or the occurrence of serious complications such as the exposure of the jaw bone after implant placement.
Kolejnym problemem technicznym w augmentacji pionowych ubytków kostnych, zwłaszcza w obrębie zębodołów, za pomocą bloków kostnych jest ich przedwczesna resorpcja. Pierwsze kliniczne objawy zmniejszenia objętości przeszczepionej tkanki kostnej obserwuje się już po kilku tygodniachAnother technical problem in augmenting vertical bone defects, especially in the alveolar sockets, with bone blocks is their premature resorption. The first clinical symptoms of a reduction in the volume of the transplanted bone tissue are observed after a few weeks
PL 228 321 B1 od zabiegu. Początkowo dochodzi do wyoblenia krawędzi przeszczepionego bloku kostnego a następnie do zmniejszenia jego wymiaru pionowego jak i poziomego. W skrajnych przypadkach może dojść nawet do niemal całkowitego zaniku autograftu. Powoduje to odsłonięcie implantów tytanowych w nim pogrążonych, utratę estetyki, funkcji, a nawet zakażenia tkanek i utraty wszczepu.From surgery. Initially, the edge of the transplanted bone block is rounded and then its vertical and horizontal dimensions are reduced. In extreme cases, the autograph may even disappear almost completely. This causes the exposure of titanium implants embedded in it, loss of aesthetics, function, and even tissue infection and implant loss.
Rozwiązanie określonych powyżej problemów jest celem niniejszego wynalazku.Solving the problems identified above is an object of the present invention.
Istota wynalazkuThe essence of the invention
Przedmiotem wynalazku jest pierścień stomatologiczny, zwłaszcza do regeneracji podłoża kostnego z możliwością jednoczasowego wprowadzenia śródkostnych implantów stomatologicznych, charakteryzujący się tym, że posiada następujące wymiary: wysokość (h) od 3 mm do 6 mm, średnica zewnętrzna (y) od 6,8 mm do 12 mm, średnica wewnętrzna (x) od 2,8 mm do 6,0 mm oraz grubość ściany (z) od 2 mm do 4 mm, i został wykonany z cytozgodnego materiału porowatego o porowatości otwartej wynoszącej od 70 do 85%, rozmiarach porów w zakresie od 200 nm do 800 nm. korzystnie od 200 nm do 500 nm i wielkości połączeń między porami nie mniejszej niż 100 nm, przy czym jest to materiał biodegradowalny zachowujący wytrzymałość na ściskanie wynoszącą od 0,2 do 0,7 MPa, korzystnie około 0,7 MPa, co najmniej przez okres 30 dni od dnia wszczepienia pierścienia.The subject of the invention is a dental ring, especially for the regeneration of the bone base with the possibility of simultaneous insertion of intraosseous dental implants, characterized by the following dimensions: height (h) from 3 mm to 6 mm, outer diameter (y) from 6.8 mm to 12 mm, inner diameter (x) from 2.8 mm to 6.0 mm and wall thickness (z) from 2 mm to 4 mm, and was made of cytocompatible porous material with an open porosity of 70 to 85%, pore size in the range of 200 nm to 800 nm. preferably from 200 nm to 500 nm and the size of the interconnections between the pores not less than 100 nm, this is a biodegradable material maintaining a compressive strength of 0.2 to 0.7 MPa, preferably about 0.7 MPa, at least for a period of 30 days from the date of ring implantation.
Korzystnie, pierścień według wynalazku dodatkowo został wysycony medium hodowlanym, zwłaszcza do hodowli komórek macierzystych izolowanych z tkanek dorosłego dawcy. Korzystnie, pierścień według wynalazku dodatkowo został zasiedlony komórkami, zwłaszcza macierzystymi, izolowanymi z tkanek dorosłego dawcy, korzystnie w układzie autogennym. Korzystnie, pierścień według wynalazku został wykonany z materiału stanowiącego dogodne podłoże dla komórek osteogennych w hodowli.Preferably, the ring according to the invention has additionally been saturated with a culture medium, especially for the cultivation of stem cells isolated from tissues of an adult donor. Preferably, the ring according to the invention has additionally been colonized with cells, especially stem cells, isolated from tissues of an adult donor, preferably in an autogenous system. Preferably, the ring according to the invention has been made of a material which provides a suitable substrate for osteogenic cells in culture.
Korzystnie, pierścień według wynalazku został wykonany z materiału porowatego o składzie 60% hydroksyapatytu oraz 40% beta fosforanu trójwapnia.Preferably, the ring according to the invention is made of a porous material composed of 60% hydroxyapatite and 40% beta tricalcium phosphate.
Korzystnie, pierścień według wynalazku został wykonany z materiału porowatego składającego się z węglanu wapnia w odmianie krystalograficznej typu kalcyt.Preferably, the ring according to the invention is made of a porous material consisting of calcium carbonate in a crystallographic form of the calcite type.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zestaw stomatologiczny charakteryzujący się tym, że składa się z pierścienia według wynalazku zdefiniowanego powyżej oraz dopasowanego do niego implantu stomatologicznego.A further object of the invention is a dental kit, characterized in that it consists of a ring according to the invention as defined above and a dental implant adapted thereto.
Jako „materiał cytozgodny”, zwłaszcza w stosunku do komórek osteogennych, zgodnie z przedmiotowym wynalazkiem należy uznać każdy materiał, który spełnia jednocześnie wymienione poniżej warunki:According to the present invention, any material which meets the following conditions simultaneously should be considered as "cytocompatible material", especially in relation to osteogenic cells:
a) żywotność komórek, hodowanych bezpośrednio na podłożu tego materiału, wynosi co najmniej 70% w porównaniu do wyniku osiągniętego w takich samych warunkach eksperymentalnych przy hodowli tych samych komórek na materiale kontrolnym;a) the viability of the cells grown directly on the medium of this material is at least 70% compared to the result obtained in the same experimental conditions when the same cells were grown on control material;
b) wszystkie komórki, które zaadherowały do podłoża, po 24 h od ich wysiania, są rozpłaszczone i mają kształt fibroidalny (tj. ich morfologia jest prawidłowa dla komórek osteogennych);b) all cells which have adhered to the medium, 24 h after seeding, are flattened and have a fibroid shape (ie their morphology is normal for osteogenic cells);
c) adhezja komórek do materiału następuje w ciągu pierwszych 3 do 5 h od ich wysiania;c) adhesion of cells to the material occurs within the first 3 to 5 hours after seeding;
d) tempo proliferacji komórek wynosi 25 do 30 h w standardowych warunkach hodowli.d) the rate of cell proliferation is 25 to 30 h under standard culture conditions.
Cechy, które powinien posiadać materiał nadający się do wykonania pierścienia według wynalazku zostały określone we wstępie do przykładu 6.The features which the material for the ring according to the invention should have are set out in the introduction to example 6.
Nieoczekiwany efekt technicznyUnexpected technical effect
Nieoczekiwanie prezentowany wynalazek pozwolił na rozwiązanie omówionych powyżej problemów technicznych.The unexpectedly presented invention made it possible to solve the above-mentioned technical problems.
Zastosowanie pierścieni z materiałów wytworzonych przez człowieka, zasiedlanych, bądź niezasiedlanych komórkami biorcy, znacznie zmniejsza traumatyzację procedury implantologicznej. Dochodzi w tych przypadkach do powtarzalnej odbudowy tkanki kostnej w wymiarze pionowym sięgając nawet do 5 mm.The use of rings made of man-made materials, inhabited or not inhabited by the recipient's cells, significantly reduces the traumatization of the implantological procedure. In these cases, there is a repetitive reconstruction of the bone tissue in the vertical dimension, reaching even 5 mm.
W szczególnej realizacji polegającej na stosowaniu pierścienia według wynalazku zasiedlonego witalnymi komórkami osteogennymi biorcy uzyskano znaczną poprawę kondycji tkanek miękkich odtwarzanego dziąsła, w szczególności przejawiającą się przyspieszeniem gojenia i zwiększeniem potencjału biologicznego płatów tkanek miękkich. Dzięki ekspresji VEGF przez komórki osteogenne znajdujące się w pierścieniu według wynalazku, dochodzi do stymulacji ukrwienia w miejscu biorczym, tj. w miejscu jego implantacji, dzięki aktywności przeszczepionych komórek. To z kolei będzie skutkoPL 228 321 B1 wało lepszą, nieuzyskiwaną dostępnymi aktualnie metodami postępowania leczniczego, regenerację tkanek miękkich. Efekt ten został przedstawiony na Ryc. 1 i Ryc. 2.In a particular embodiment, which consists in using the ring according to the invention, inhabited by the recipient's vital osteogenic cells, a significant improvement in the condition of the soft tissues of the reconstructed gingiva was achieved, in particular, manifested in the acceleration of healing and an increase in the biological potential of the soft tissue flaps. Due to the expression of VEGF by the osteogenic cells present in the ring according to the invention, the blood supply is stimulated at the recipient site, i.e. at the site of its implantation, thanks to the activity of the transplanted cells. This, in turn, will result in better soft tissue regeneration, not achieved with currently available treatments. This effect is presented in Fig. 1 and Fig. 2.
Istotną korzyścią płynącą ze stosowania wynalazku jest możliwość oddziaływania na czas resorpcji wszczepianego materiału osteogennego, co w przypadku przeszczepów kości autogennej jest całkowicie poza kontrolą. Zastosowanie wynalazku rozwiązuje ten problem. Pierścień według wynalazku charakteryzuje się wydłużonym okresem resorpcji. Efekt ten został przedstawiony na Ryc. 3 i Ryc. 4. Ponadto, w szczególnych realizacjach istnieje możliwość takiego dostosowania składu materiału, z którego wykonany jest nośnik, aby w sposób zamierzony sterować czasem resorpcji po wszczepieniu do organizmu gospodarza w zależności od potrzeb biologicznych miejsca biorczego jak i oczekiwanego efektu klinicznego.A significant advantage of the invention is the possibility of influencing the resorption time of the implanted osteogenic material, which in the case of autogenous bone grafts is completely out of control. The use of the invention solves this problem. The ring according to the invention has a prolonged resorption period. This effect is presented in Fig. 3 and Fig. 4. Moreover, in particular embodiments, it is possible to adjust the composition of the carrier material in order to intentionally control the resorption time after implantation into the host organism depending on the biological needs of the recipient site and the expected clinical effect.
Szczegółowy opis wynalazkuDetailed Description of the Invention
Istota wynalazku jest związana z wykorzystaniem specjalnie ukształtowanych trójprzestrzennych biomateriałów wytworzonych przez człowieka - syntetycznych bądź naturalnego pochodzenia, zasiedlanych lub niezasiedlanych komórkami do rekonstrukcji istniejących ubytków kostnych bądź wytworzenia kości w miejscu niedostatku jej ilości w organizmie biorcy.The essence of the invention is related to the use of specially shaped three-space biomaterials made by man - synthetic or natural origin, inhabited or not inhabited by cells for the reconstruction of existing bone defects or for the production of bone in the place of its deficiency in the recipient's body.
Wykonane z nich rusztowania zgodnie z wynalazkiem ukształtowane są na kształt pierścienia. Dopuszczalne jest ukształtowanie rusztowania w dowolnym innym kształcie geometrycznym zależnym od potrzeb klinicznych z zachowaniem zasad dalej opisanych w niniejszym zgłoszeniu.According to the invention, the scaffoldings made of them are ring-shaped. It is acceptable to form the scaffold in any other geometrical shape depending on the clinical needs, following the principles further described in this application.
Wysokość pierścienia zależy od oczekiwanego efektu ilościowego odtwarzanej, bądź generowanej kości i zawiera się zwykle w zakresie od 3 mm do 6 mm. W szczególnych przypadkach dopuszczalne jest wykonanie pierścienia o innej potrzebnej wysokości z poszanowaniem potencjału biologicznego miejsca biorczego.The height of the ring depends on the expected quantitative effect of the reproduced or generated bone and is usually in the range of 3 mm to 6 mm. In special cases, it is permissible to make a ring of a different height, taking into account the biological potential of the recipient site.
W centralnej części pierścienia znajduje się otwór umożliwiający przeprowadzenie przez niego implantu stomatologicznego. Dopuszczalne jest niecentryczne wykonanie otworu dla wprowadzenia implantu. Średnica otworu waha się zatem w zależności od średnicy używanego implantu stomatologicznego, będąc albo jej równą albo nieznacznie mniejszą celem uzyskania dobrej stabilizacji pierścienia na implancie. Dostosowanie proporcji średnicy otworu w pierścieniu do średnicy implantu ostatecznie jest uzależnione od elastyczności materiału, z którego jest wykonany pierścień, celem uniknięcia jego pęknięć.In the central part of the ring, there is a hole that allows a dental implant to pass through it. It is permissible to make a hole for insertion of the implant in a non-concentric manner. The diameter of the hole thus varies depending on the diameter of the dental implant used, being either equal or slightly smaller in order to obtain a good stabilization of the ring on the implant. The adjustment of the ratio of the ring bore diameter to the implant diameter ultimately depends on the flexibility of the ring material to avoid fracture.
Grubość pierścienia jest tym większa im bardziej agresywny gwint implantu stomatologicznego zastosujemy do mocowania pierścienia (dopuszczalne jest zastosowanie gładkiego, bezgwintowego implantu) oraz im większy zakres regeneracji, bądź tworzenia kości jest planowany. Ograniczeniem rozszerzania grubości pierścienia jest potencjał regeneracyjny miejsca biorczego oraz właściwości mimetyczne materiału zastosowanego do wykonania pierścienia. Minimalna możliwa do zastosowania grubość pierścienia ostatecznie zależy od właściwości biomechanicznych, z któryc h wykonany jest pierścień.The thickness of the ring is the greater the more aggressive thread of the dental implant is used to fix the ring (it is acceptable to use a smooth, threadless implant) and the greater the scope of regeneration or bone formation is planned. The limitation of the expansion of the ring thickness is the regenerative potential of the recipient site and the mimetic properties of the material used to make the ring. The minimum possible thickness of the ring ultimately depends on the biomechanical properties of the ring.
Pierścień według wynalazku mocowany jest w sposób stabilny do zanikłego podłoża kostnego za pomocą implantów stomatologicznych przeprowadzanych przez opracowany w nich otwór.The ring according to the invention is firmly attached to the atrophied bone base by means of dental implants guided through a hole prepared therein.
Metodyka obejmuje dotarcie operacyjne do powierzchni odbudowywanej lub nadbudowywanej kości w sposób typowy dla danej okolicy anatomicznej. Po odwarstwieniu okostnej przeprowadzane jest opracowanie łoża na planowany wszczep stomatologiczny z zachowaniem wszelkich zasad obowiązujących w implantologii stomatologicznej, z wyjątkiem głębokości opracowania łoża. Głębokość ta powinna być mniejsza od długości planowanego implantu. Różnica głębokości opracowania łoża pod implant i długości implantu daje wysokość użytego w procedurze pierścienia. Dopuszczalne jest zastosowanie pierścieni wyższych jak i niższych od różnicy długości implantu i głębokości opracowanego pod niego łoża kostnego przy zachowaniu stabilizacji całego układu.The methodology involves reaching the surface of the bone being reconstructed or added in a manner typical for a given anatomical area. After detachment of the periosteum, the preparation of the bed for the planned dental implant is carried out, in accordance with all the rules applicable in dental implantology, except for the depth of the bed preparation. This depth should be smaller than the length of the planned implant. The difference in the depth of the implant bed preparation and the length of the implant gives the height of the ring used in the procedure. It is permissible to use rings higher and lower than the difference in the length of the implant and the depth of the bone bed prepared for it, while maintaining the stabilization of the entire system.
Łoże kostne może obejmować zarówno kość zbitą jak i gąbczastą bądź jedynie jedną z tych form tkankowych.The bone bed can include both compact and spongy bone, or just one of these tissue forms.
Po opracowaniu łoża przykłada się do niego przygotowany uprzednio pierścień, tak aby otwór w nim wykonany i centralna część opracowanego łoża pokryły się. Następnie, wprowadza się, przez unieruchomiony przez operatora pierścień, implant stomatologiczny tak aby jego dolna część znalazła się w przygotowanym łożu kostnym miejsca biorczego aż do uzyskania pożądanej głębokości i stabilności układu. Dopuszczalna jest zmiana kolejności osadzania kolejnych elementów układu.After the bed has been worked out, a previously prepared ring is placed on it so that the hole made in it and the central part of the bed are aligned. Then, the dental implant is inserted through the ring immobilized by the operator, so that its lower part is placed in the prepared bone bed of the recipient site until the desired depth and stability of the system is obtained. It is allowed to change the order of embedding subsequent elements of the system.
Po wprowadzeniu, implant stomatologiczny powinien zostać zaślepiony śrubą zabliźniającą, gojącą lub innym stosowanym elementem. Następnie, rana zamykana jest warstwowo, szczelnie,After insertion, the dental implant should be sealed with a scarring, healing screw or other applied element. Then, the wound is closed in layers, tightly,
PL 228 321 B1 zgodnie z obowiązującymi w danym obszarze zasadami chirurgicznymi. Dopuszczalne jest szycie jednowarstwowe.In accordance with the surgical rules in force in the field. Single-layer sewing is acceptable.
Tak zaopatrzony obszar pozostawiony jest do gojenia. Czas gojenia zależny jest od właściwości materiału, z którego wykonano pierścień oraz zdolności biologicznych organizmu biorcy. Zwykle czas ten wynosi od 6 do 9 miesięcy. Dopuszczalne jest w uzasadnionych przypadkach skrócenie lub wydłużenie czasu gojenia. Po upływie czasu gojenia implant stomatologiczny może zostać odsłonięty. Następnie może on zostać wykorzystany do wykonania nadbudowy implantoprotetycznej lub jako inny element retencyjny. Dopuszczalne jest w zasadnych przypadkach natychmiastowe obciążanie implantu wprowadzanego w opisanej metodzie, bądź jego wgajanie metodą otwartą.The area provided in this way is left to heal. The healing time depends on the properties of the material from which the ring is made and the biological abilities of the recipient's organism. Usually this time is between 6 and 9 months. It is permissible, in justified cases, to shorten or extend the healing time. After the healing time has elapsed, the dental implant may be exposed. Then it can be used to make an implant-prosthetic superstructure or as another retention element. In justified cases, immediate loading of the implant introduced in the described method or its healing by the open method is permissible.
Nowatorstwo opisywanej metodyki polega na jednoczasowym wprowadzaniu implantu stomatologicznego wraz z mocowanym przez niego trójwymiarowym rusztowaniem czyli pierścieniem według wynalazku.The novelty of the described methodology consists in the simultaneous insertion of a dental implant together with a three-dimensional scaffold, i.e. a ring according to the invention, fixed by it.
Dotychczas wszczepiane rusztowania trójwymiarowe były fiksowane przez wklinowanie, za pomocą pinów lub śrub mocujących, doszywane albo unieruchamiane różnego typu klejami tkankowymi. Nie stosowano jednak do ich unieruchamiania wszczepów stomatologicznych przechodzących przez opracowany w nich kompatybilny otwór. Zastosowanie tej metody w wybranych przypadkach może zaoszczędzić pacjentowi kolejnego zabiegu operacyjnego polegającego na usunięciu elementów retencyjnych dla aplikowanych uprzednio rusztowań jak i wszczepianiu implantów stomatologicznych po przerośnięciu rusztowań tkankami biorcy.Until now, implantable three-dimensional scaffolds have been fixed by wedging, with pins or fixing screws, sewn on or immobilized with various types of tissue adhesives. However, they were not used to immobilize dental implants passing through a compatible hole developed in them. The use of this method in selected cases can save the patient another surgical procedure consisting in removing retention elements for previously applied scaffolds and implanting dental implants after overgrowing the scaffolds with the recipient's tissues.
Podobne rozwiązanie polegające na mocowaniu implantami stomatologicznymi materiału wszczepialnego opisano jedynie wobec przeszczepów kości autogennej. Pierścienie autogennej kości pobierano w tej metodzie z odcinka bródkowego żuchwy. Proponowana zgodnie z wynalazkiem metodyka zakłada zastosowanie innych, niż autogenne, materiałów wszczepialnych do tworzenia pierścieni. Zdecydowanie zmniejsza to traumatyzację pacjenta, który unika operacji w miejscu dawczym. Ponadto w opisanej w niniejszym zgłoszeniu metodzie nie ma ograniczeń ilościowych w żadnym zakresie poza potencjałem biologicznym miejsca biorczego, co w przypadku technik z użyciem kości autogennej stanowi istotną różnicę z racji ograniczeń miejsca dawczego.A similar solution consisting in fixing implantable material with dental implants has been described only for autogenous bone grafts. Autogenous bone rings were collected in this method from the mental segment of the mandible. The methodology proposed according to the invention assumes the use of non-autogenous implantable materials for the formation of the rings. This significantly reduces the traumatization of the patient who avoids surgery at the donor site. Moreover, in the method described in this application, there are no quantitative limitations beyond the biological potential of the recipient site, which for autogenous bone techniques is a significant difference due to donor site limitations.
Dla lepszego wyjaśnienia istoty wynalazku niniejszy opis został uzupełniony o szczegółowe omówienie jego przykładowych realizacji obejmujące również załączony wykaz sekwencji oraz figury, z których:For a better explanation of the essence of the invention, the present description has been supplemented with a detailed discussion of its exemplary embodiments, including also the attached sequence list and figures, of which:
Ryc. 1. uwalnianie VEGF przez ludzkie komórki osteogenne w hodowli (O) - wartości oznaczone metodą ELISA w 1 i 4 dniu hodowli. Dla porównania pokazano analogiczne wartości w hodowli komórek śródbłonka ludzkiego (S) prowadzonej w identycznych warunkach.Dig. 1. Release of VEGF by human osteogenic cells in culture (O) - values determined by ELISA on day 1 and day 4 of culture. For comparison, analogous values are shown in the culture of human (S) endothelial cells grown under identical conditions.
Ryc. 2. ekspresja VEGF mRNA w ludzkich komórkach osteogennych (O) w 1, 4 i 7 dniu hodowli oznaczona metodą PCR w czasie rzeczywistym. Jako genu referencyjnego użyto GAPDH, wyniki znormalizowano do wartości uzyskanej w hodowli komórek osteogennych w dniu 1. Dla porównania pokazano analogiczne wartości w hodowli komórek śródbłonka ludzkiego (S) prowadzonej w identycznych warunkach.Dig. 2. VEGF mRNA expression in human osteogenic (O) cells on day 1, 4 and 7 of culture determined by real-time PCR. GAPDH was used as the reference gene, the results were normalized to the value obtained in the culture of osteogenic cells on day 1. For comparison, analogous values are shown in the culture of human (S) endothelial cells under identical conditions.
Ryc. 3. przedstawia wynik tomografii komputerowej, wykonanej na próbce kontrolnej pobranej od zwierzęcia eksperymentalnego. Próbkę stanowi pierścień z kości autogennej, który wprowadzono w miejsce biorcze (w żuchwie) i ustabilizowano go za pomocą stożkowego implantu tytanowego. Obserwacje prowadzono przez 6 tygodni.Dig. 3. shows the result of computed tomography performed on the control sample taken from the experimental animal. The sample is an autogenous bone ring that was inserted into the recipient site (in the mandible) and stabilized with a titanium conical implant. Observations were carried out for 6 weeks.
Ryc. 4. przedstawia wynik tomografii komputerowej, wykonanej na pierścieniu przygotowanym według wynalazku i pobranym od zwierzęcia eksperymentalnego po 6-tygodniowej implantacji. Pierścień przygotowany zgodnie z opisem w przykładzie 1, wprowadzono w miejsce biorcze (w żuchwie) i ustabilizowano go za pomocą stożkowego implantu tytanowego.Dig. 4. shows the result of computed tomography performed on the ring prepared according to the invention and collected from the experimental animal after 6-week implantation. The ring prepared as described in Example 1 was inserted into the recipient site (in the mandible) and stabilized with a titanium conical implant.
Ryc. 5. przedstawia schemat pierścienia według wynalazku, użyte oznaczenia: x - średnica wewnętrzna pierścienia, y - średnica zewnętrzna pierścienia, z - grubość ściany pierścienia, h - wysokość pierścienia.Dig. 5. shows a diagram of a ring according to the invention, symbols used: x - inner diameter of the ring, y - outer diameter of the ring, z - thickness of the ring wall, h - height of the ring.
Ryc. 6. przedstawia wynik testu XTT przeprowadzonego po 7 dniach hodowli komórek na rusztowaniach wykonanych z materiału Maxresorb®. Wynik przedstawiono jako średnią z 6 oznaczeń, jako procent kontroli (wartość znormalizowana do wyniku uzyskanego w populacji kontrolnej, tj. komórek hodowanych na standardowym podłożu hodowlanym - wyrażony w %).Dig. 6. shows the result of the XTT test carried out after 7 days of culturing the cells on scaffolds made of Maxresorb® material. The result is expressed as the mean of 6 determinations as a percentage of control (value normalized to the result obtained in the control population, ie cells grown in standard culture medium - expressed in%).
PL 228 321 B1PL 228 321 B1
Ryc. 7. przedstawia żywe komórki (wyznakowane na zielono barwnikiem fluoresceina) osadzone i hodowane przez 7 dni w warunkach in vitro na rusztowaniu wykonanym z materiału Maxresorb®. Świecenie odpowiada obecności żywych komórek na materiale.Dig. 7. shows live cells (labeled in green with fluorescein dye) mounted and cultured for 7 days in vitro on a scaffold made of Maxresorb® material. Illumination corresponds to the presence of living cells on the material.
Ryc. 8. przedstawia zdjęcie preparatu histologicznego wykonane po odwapnieniu próbki i usunięciu implantu tytanowego. Preparat parafinowy wykonano w cięciu równoległym do osi długiej implantu tytanowego. Preparat zabarwiony hematoksyliną/eozyną pokazuje cały przekrój przez rusztowanie ceramiczne oraz otaczające pierścień tkanki własne biorcy. Rycinę przygotowano przez automatyczne złożenie zdjęć wykonanych przy zastosowaniu obiektywu 4x. Na zdjęciu uwidoczniono zachowanie kształtu wszczepionego rusztowania, brak oznak resorpcji.Dig. 8. shows a photo of the histological specimen taken after the sample has been decalcified and the titanium implant removed. The paraffin preparation was cut parallel to the long axis of the titanium implant. The hematoxylin / eosin stained slide shows the complete cross-section through the ceramic scaffold and the recipient's own tissues surrounding the ring. The figure was prepared by automatically assembling photos taken with a 4x lens. The picture shows the shape of the implanted scaffold and no signs of resorption.
Ryc. 9. przedstawia zdjęcie preparatu histologicznego wykonane po odwapnieniu próbki i usunięciu implantu tytanowego. Preparat parafinowy wykonano w cięciu równoległym do osi długiej implantu tytanowego. Preparat zabarwiony hematoksyliną/eozyną pokazuje wypełnienie tkanką łączną oraz tkanką kostną wszystkich porów wszczepionego pierścienia wykonanego według wynalazku.Dig. 9. shows a photo of the histological specimen taken after the sample has been decalcified and the titanium implant removed. The paraffin preparation was cut parallel to the long axis of the titanium implant. The hematoxylin / eosin stained preparation shows the filling with connective tissue and bone tissue of all pores of the implanted ring made according to the invention.
Ryc. 10. przedstawia zdjęcie preparatu histologicznego wykonane po odwapnieniu próbki i usunięciu implantu tytanowego. Preparat parafinowy wykonano w cięciu prostopadłym do osi długiej implantu tytanowego. Preparat zabarwiony hematoksyliną/eozyną pokazuje wypełnienie tkanką łączną oraz tkanką kostną wszystkich porów wszczepionego pierścienia wykonanego według wynalazku oraz bardzo dobrą integrację tego pierścienia z tkankami biorcy.Dig. 10. shows a photo of the histological specimen taken after the sample has been decalcified and the titanium implant removed. The paraffin preparation was cut perpendicular to the long axis of the titanium implant. The preparation stained with hematoxylin / eosin shows the filling with connective tissue and bone tissue of all pores of the implanted ring made according to the invention and a very good integration of this ring with the tissues of the recipient.
Ryc. 11. przedstawia zdjęcie preparatu histologicznego wykonane po odwapnieniu próbki i usunięciu implantu tytanowego. Zdjęcie preparatu zabarwionego hematoksyliną/eozyną, wykonane przy dużym powiększeniu prezentuje równomierne wypełnienie porów rusztowania nową tkanką biorcy, przenikanie tkanki pomiędzy pojedynczymi porami rusztowania co potwierdza optymalną wielkość połączeń między porami.Dig. 11. shows a photo of the histological specimen taken after the sample has been decalcified and the titanium implant removed. The photo of the hematoxylin / eosin-colored preparation, taken at high magnification, shows the uniform filling of the scaffold pores with the new recipient tissue, the tissue permeation between the single pores of the scaffold, which confirms the optimal size of connections between the pores.
Ryc. 12. przedstawia zdjęcie parafinowego preparatu histologicznego wykonane po odwapnieniu. Preparat zabarwiony trójchromatycznym barwieniem Goldnera-Masona. Na zdjęciu uwidoczniono ukrwienie powstałe pomiędzy fragmentami nowej tkanki kostnej powstałej wewnątrz porów materiału, z którego wykonano pierścień według wynalazku (przykład 1).Dig. 12. shows a photo of a paraffinic histological specimen taken after decalcification. Preparation colored with Goldner-Mason trichromatic staining. The picture shows the blood supply between the fragments of new bone tissue formed inside the pores of the material from which the ring according to the invention is made (example 1).
Ryc. 13. przedstawia wyniki testu XTT przeprowadzonego w różnych punktach czasowych hodowli komórek na podłożu kalcytowym.Dig. 13. shows the results of the XTT assay performed at various time points of cell culture on calcite media.
Ryc. 14. przedstawia jądra komórkowe wyznakowane znacznikiem Hoechsta. Zdjęcie potwierdza równomierne rozmieszczenie komórek na porowatym podłożu kalcytowym.Dig. 14. shows the cell nuclei labeled with a Hoechst tag. The photo confirms the uniform distribution of cells on a porous calcite substrate.
Ryc. 15. przedstawia komórki osadzone na rusztowaniu kalcytowym i hodowane przez 7 dni. Na zielono wyznakowano żywe komórki (barwienie falloidyną), na czerwono wyznakowano komórki martwe (barwienie jodkiem propidyny).Dig. 15. shows cells mounted on a calcite scaffold and cultured for 7 days. Live cells are labeled in green (phalloidin staining), dead cells are labeled in red (propidium iodide staining).
Ryc. 16. przedstawia pierścień wykonany z CaCO3 nakręcony na stomatologiczny implant tytanowy.Dig. 16. shows a CaCO3 ring screwed onto a dental titanium implant.
Ryc. 17. przedstawia pierścienie wykonane z chitozanu (A) na zdjęciu widoczny brak porowatości; (B) implant tytanowy wkręcony w pierścień chitozanowy.Dig. 17. shows rings made of chitosan (A), visible lack of porosity in the photo; (B) Titanium implant threaded into the chitosan ring.
Ryc. 18. przedstawia porowatość pierścieni wykonanych z chitozanu oraz pierścieni chitozanowych poddanych modyfikacjom.Dig. 18. shows the porosity of chitosan rings and modified chitosan rings.
Ryc. 19. przedstawia budowę wewnętrzną pierścieni chitozanowych (A) oraz pierścieni modyfikowanych (B, C).Dig. 19. shows the internal structure of chitosan rings (A) and modified rings (B, C).
Ryc. 20. przedstawia pierścienie wykonane z modyfikowanego PLLA: a) wyjściowa próbka, b), c), d) - pierścienie po hodowli przedstawione w kolejnych punktach czasowych.Dig. 20. shows rings made of modified PLLA: a) starting sample, b), c), d) - the rings after cultivation presented at the following time points.
Ryc. 21. przedstawia przeżywalność komórek osteogennych na podłożu materiałów ceramicznych o różnym składzie fazowym w hodowli na płaskich próbkach w 3 dniu hodowli (a) i w trójwymiarowych porowatych próbkach (struktura analogiczna do pierścienia) w 3 tygodniu hodowli (b). Symbole materiałów oznaczają: K - kontrola, t.j. standardowe podłoże hodowlane w postaci polistyrenowych płytek hodowlanych, 1 - dwufazowy materiał ceramiczny o zawartości hydroksyapatytu 60% (skład fazowy jak w materiale Maxresorb®), 2 - dwufazowy materiał ceramiczny o zawartości hydroksyapatytu >99%, 3 - dwufazowy materiał ceramiczny o zawartości hydroksyapatytu < 18%.Dig. 21. shows the survival of osteogenic cells on a support of ceramics of different phase composition in culture on flat samples on culture day 3 (a) and in three-dimensional porous samples (ring-like structure) on culture week 3 (b). The symbols of materials mean: K - control, i.e. standard culture medium in the form of polystyrene culture plates, 1 - two-phase ceramic with 60% hydroxyapatite content (phase composition as in Maxresorb®), 2 - two-phase ceramic with> 99% hydroxyapatite content, 3 - two-phase ceramic with hydroxyapatite content < 18%.
PL 228 321 B1PL 228 321 B1
W przypadku przeżywalności komórek w hodowli płaskiej na poziomie nie niższym niż w kontroli, przeżywalność komórek w trójwymiarowej strukturze analogicznej do pierścienia jest wysoka - materiał „1”. W przypadku przeżywalności w hodowli płaskiej na poziomie znamiennie statystycznie niższym niż w kontroli (*** - p<0,001), komórki bardzo nielicznie przeżywają w trójwymiarowej strukturze analogicznej do pierścienia. W efekcie materiały „2” i „3” okazały się być niedostatecznie dobrym podłożem dla hodowli komórek osteogennych, i nie zapewniały odpowiedniej przeżywalności tych komórek w strukturze trójwymiarowej pierścienia.In the case of cell survival in flat culture at the level not lower than in the control, the survival of cells in the three-dimensional structure analogous to the ring is high - material "1". In the case of survival in flat culture at a level significantly lower than in the control (*** - p <0.001), cells survive very few in the three-dimensional structure analogous to the ring. As a result, materials "2" and "3" turned out to be insufficiently good medium for the cultivation of osteogenic cells, and did not ensure adequate survival of these cells in the three-dimensional structure of the ring.
P r z y k ł a d 1. Pierścień wykonany z 60% hydroksyapatytu (HA) oraz 40% beta fosforanu trójwapnia (β-TCP) (pierścień suchy)Example 1. Ring made of 60% hydroxyapatite (HA) and 40% beta tricalcium phosphate (β-TCP) (dry ring)
Komercyjnie dostępny na rynku, syntetyczny materiał ceramiczny, w formie porowatych bloków zostaje specjalnie ukształtowany do formy pierścienia o pożądanym kształcie:The commercially available synthetic ceramic material in the form of porous blocks is specially shaped to form a ring of the desired shape:
Kolejność wykonywanych czynności:Sequence of activities:
1. formułowanie z dostępnego bloku materiału maxresorb®, o wymiarach 20x10x10 mm trzech bloków o wymiarach 10x10x5 mm; następnie opracowanie każdego z nich do kształtu walca o wysokości 5 mm i średnicy 10 mm przy zastosowaniu urządzenia piezosurgery Surgysonic II firmy Esacrom z końcówką ES 002 o nasypie diamentowym średnicy 150 mikronów przy nastawie mocy 25 W i wibracji o amplitudzie 160 mikronów;1. formulation from an available block of maxresorb® material, with dimensions of 20x10x10 mm, three blocks with dimensions of 10x10x5 mm; then processing each to a cylindrical shape 5 mm high and 10 mm in diameter using an Esacrom Surgysonic II piezosurgery II with an ES 002 tip, 150 micron diameter diamond grit at a power setting of 25 W and a vibration amplitude of 160 microns;
2. wycięcie otworu wewnętrznego o średnicy 3,2 mm w przygotowanym walcu przy zastosowaniu urządzenia piezosurgery Surgysonic II firmy Esacrom z końcówką ES 002 o nasypie diamentowym średnicy 150 mikronów przy nastawie mocy 20 W i wibracji o amplitudzie 100 mikronów;2. cutting an internal hole with a diameter of 3.2 mm in the prepared cylinder using an Esacrom Surgysonic II piezosurgery device with an ES 002 tip, 150 microns diamond grit at a power setting of 20 W and a vibration amplitude of 100 microns;
3. ukształtowany pierścień zostaje zapakowany i wysterylizowany radiacyjnie dawką 25 kGy;3. the shaped ring is packed and radiation sterilized with a dose of 25 kGy;
4. jałowy pierścień jest gotowy do implantacji w miejsce biorcze i umocowania przy użyciu implantu stomatologicznego.4. The sterile ring is ready to be implanted into the recipient site and fixed with a dental implant.
Do przygotowania pierścieni użyto komercyjnego materiału dostępnego pod nazwą Maxresrob®. Jest to syntetyczny materiał o kontrolowanej resorpcji. Materiał składa się z 60% hydroksyapatytu (HA) oraz 40% beta fosforanu trójwapnia (β-TCP). Został przygotowany na matrycy łączących się ze sobą porów, które tworzą materiał o porowatości około 80% i porów o wielkości od 200 do 800gm.A commercial material available under the name Maxresrob® was used to prepare the rings. It is a synthetic material with controlled absorption. The material consists of 60% hydroxyapatite (HA) and 40% beta tricalcium phosphate (β-TCP). It was prepared on a matrix of interconnecting pores that create a material with a porosity of about 80% and a pore size from 200 to 800gm.
P r z y k ł a d 2. Pierścień wysycony pożywką do hodowli komórek (pierścień mokry)Example 2. Ring saturated with cell culture medium (wet ring)
Komercyjnie dostępny na rynku, syntetyczny materiał ceramiczny, w formie porowatych bloków zostaje specjalnie ukształtowany do formy pierścienia o pożądanych wymiarach przestrzennych (średnica zewnętrzna - 10 mm, średnica wewnętrzna - 3,2 mm, wysokość - 5 mm). Gotowy pierścień zostaje wysterylizowany radiacyjnie dawką 25 kGy - przygotowanie pierścienia zgodne z opisem w przykładzie 1.The commercially available synthetic ceramic material in the form of porous blocks is specially shaped to form a ring with the desired spatial dimensions (external diameter - 10 mm, internal diameter - 3.2 mm, height - 5 mm). The finished ring is sterilized by radiation with a dose of 25 kGy - preparation of the ring as described in example 1.
Jałowy pierścień zostaje umieszczony w medium hodowlanym i w warunkach podciśnienia odpowietrzony przy użyciu pompy próżniowej. Do odpowietrzenia pierścienia zastosowano ciśnienie ok. 0,5 do 0,6 Bara.The sterile ring is placed in the culture medium and deaerated under vacuum using a vacuum pump. A pressure of about 0.5 to 0.6 Bar was used to deaerate the ring.
Podczas odpowietrzania pierścienia w jego porach zostaje umieszczone standardowe medium przeznaczone do hodowli komórek. Skład medium hodowlanego: podłoże DMEM (Life Technologies) wzbogacone inaktywowanym płodowym osoczem bydlęcym (FBS) w stężeniu 10%, z dodatkiem antybiotyku w postaci preparatu Antibiotic-Antimycotic (Preparat firmy Life Technologies, zawierający 10000 jedn. penicyliny-z wykorzystaniem soli sodowej, tj. peniciliny G, 10,000 ng streptomycyny z wykorzystaniem siarczanu streptomycyny), L - glutaminy w stężeniu 2 mM (Life Technologies). Po odpowietrzeniu, pierścienie zostają pojedynczo umieszczone w studzienkach płytki 24-dołkowej (średnica studzienki wynosi 15 mm) i zalane od 1,5 ml do 2 ml medium hodowlanego o składzie jak opisano powyżej. Wszystkie elementy procedury prowadzone są w komorze laminarnej zapewniającej jałowe warunki pracy, a próbki pozostają w medium hodowlanym przez czas od 12 do 24 godzin, celem ew. odpłukania pozostałości materiału powstałych podczas opracowania technologicznego materiału. Po tym czasie pierścień zostaje wypłukany min. 3x po 5 minut, w medium hodowlanym pozbawionym dodatku FBS. Tak przygotowany pierścień jest gotowy do implantacji w miejsce biorcze i umocowania przy użyciu implantu stomatologicznego.When the ring is deaerated, a standard cell culture medium is placed in the pores of the ring. The composition of the culture medium: DMEM medium (Life Technologies) enriched with inactivated fetal bovine plasma (FBS) at a concentration of 10%, with the addition of an antibiotic in the form of Antibiotic-Antimycotic (Life Technologies preparation, containing 10,000 penicillin units - with the use of sodium salt, i.e. penicillin G, 10,000 ng streptomycin using streptomycin sulfate), 2 mM L-glutamine (Life Technologies). After deaeration, the rings are placed individually in the wells of a 24-well plate (well diameter is 15 mm) and flooded with 1.5 ml to 2 ml of culture medium having the composition as described above. All elements of the procedure are carried out in a laminar chamber ensuring sterile working conditions, and the samples remain in the culture medium for a period of 12 to 24 hours, in order to possibly rinse away material residues formed during the technological development of the material. After this time, the ring is rinsed out for min. 3x 5 minutes in FBS-free culture medium. The ring prepared in this way is ready for implantation in the recipient site and fixing with a dental implant.
P r z y k ł a d 3. Pierścień zasiedlony komórkamiP r z k ł a d 3. The ring inhabited by cells
Komórki są izolowane z fragmentów tkanki tłuszczowej biorcy. Do izolacji komórek potrzebny jest fragment tkanki o objętości od min. 20 ml do 40 ml. Tkanka jest mechanicznie oczyszczana w celuThe cells are isolated from fragments of the recipient's adipose tissue. To isolate cells, a tissue fragment with a volume of min. 20 ml to 40 ml. The tissue is mechanically cleansed for the purpose
PL 228 321 B1 usunięcia wszelkich innych, poza tłuszczową, rodzajów tkanki i rozdrabniana do fragmentów o wielości ok. 2 mm. Fragmenty tkanki zostają następnie wypłukane, min. 3x w roztworze PBS (Preparat firmy Life Technologies), po czym poddane trawieniu enzymatycznemu w roztworze kolagenazy (preparat firmy Life Technologies) o stężeniu 400U/ml = 0,15%. Proporcja objętościowa ilości tkanki tłuszczowej do kolagenazy powinna wynosić 1:1. Tak przygotowaną mieszaninę należy inkubować w temperaturze 37°C przez 4h, przy zastosowaniu ciągłego wytrząsania ok. 200 rpm. W tym czasie dochodzi do rozpuszczenia tkanki tłuszczowej w kolagenazie. Po uzyskaniu możliwie jednorodnej zawiesiny poddajemy ją wirowaniu w 1500 rpm przez 10 min. następnie, usuwamy powstały supernatant, a pozostałą peletkę płuczemy w medium hodowlanym o składzie podanym w przykładzie II i ponownie wirujemy przy prędkości 1500 rpm przez 5 min. Ponownie usuwamy powstały supernatant, a peletkę zawieszamy w medium hodowlanym. Tak powstałą mieszaninę należy przefiltrować przez nylonowy filtr o gęstości 100 μm. Przesącz, zawierający wyizolowane komórki mieszamy z medium hodowlanym o składzie podanym w przykładzie II i wysiewamy do butelek hodowlanych (w objętości medium ok. 15 ml) w liczbie ok. 1 min komórek/1 butelkę. Używamy sterylnych butelek hodowlanych firmy NUNC, ich powierzchnia hodowlana wynosi 75 cm2. Hodowla komórek jest prowadzona w inkubatorze zapewniającym stałe warunki hodowli tj. wilgotność powyżej 95%, temperatura 37°C i obecność 5% dwutlenku węgla. Pożywka jest wymieniana na świeżą co 3-4 dni. Hodowla jest prowadzona do czasu uzyskania konfluencji - korzystnie 70-80% konfluencji.All other types of tissue, other than fatty tissue, are removed and crushed into fragments of approx. 2 mm. Tissue fragments are then rinsed, min. 3x in PBS solution (preparation from Life Technologies), and then subjected to enzymatic digestion in collagenase solution (preparation from Life Technologies) with a concentration of 400U / ml = 0.15%. The volume ratio of adipose tissue to collagenase should be 1: 1. The mixture prepared in this way should be incubated at 37 ° C for 4 hours, with continuous shaking for approx. 200 rpm. During this time, adipose tissue is dissolved in collagenase. After obtaining the most homogeneous suspension, it is subjected to centrifugation at 1500 rpm for 10 minutes. then, we remove the supernatant formed, and the remaining pellet is washed in the culture medium with the composition given in example 2 and centrifuged again at 1500 rpm for 5 min. We remove the resulting supernatant again and suspend the pellet in the culture medium. The mixture thus formed should be filtered through a 100 μm nylon filter. The filtrate containing the isolated cells is mixed with the culture medium with the composition given in Example 2 and sown into culture bottles (in the volume of the medium about 15 ml) in the number of about 1 min of cells / 1 bottle. We use sterile NUNC breeding bottles, their breeding area is 75 cm 2 . Cell cultivation is performed in an incubator providing constant culture conditions, i.e. humidity above 95%, temperature 37 ° C and the presence of 5% carbon dioxide. The medium is replaced with fresh every 3-4 days. Cultivation is carried out until confluence is achieved - preferably 70-80% confluence.
Następnie, komórki są odrywane od podłoża przez trawienie trypsyną, po czym następuje etap wirowania przy prędkości 1500 rpm przez 10 min oraz liczenie komórek w kamerze hematologicznej i zawieszanie w pożywce hodowlanej w odpowiedniej objętości.Subsequently, cells are detached from the support by trypsin digestion, followed by a centrifugation step at 1500 rpm for 10 min, and counting the cells in a hematology camera and resuspending in the appropriate volume in culture medium.
Gotowe, jałowe (w wyniku sterylizacji radiacyjnej dawką 25 kGy) rusztowanie w postaci pierścieni, przygotowane zgodnie z opisem zamieszczonym w Przykładzie 1, oraz odpowietrzone zgodnie z procedurą opisaną w Przykładzie 2 zostało zasiedlone komórkami wyizolowanymi z tkanki tłuszczowej i namnożonymi podczas hodowli w warunkach in vitro. Proces zasiedlania rusztowań komórkami przeprowadzany jest w warunkach podciśnienia w celu zapewnienia równomiernego rozmieszczenia komórek na całej dostępnej powierzchni pierścienia.Ready, sterile (as a result of radiation sterilization with a dose of 25 kGy) ring scaffold, prepared as described in Example 1, and vented according to the procedure described in Example 2, was colonized with cells isolated from adipose tissue and expanded during in vitro culture . The process of colonizing the scaffolds with cells is carried out under negative pressure conditions in order to ensure even distribution of cells over the entire available surface of the ring.
Sposób zasiedlania: odpowietrzone rusztowanie w postaci pierścienia ceramicznego, przygotowane zgodnie z procedurami opisanymi w przykładzie 1 i 2, zostaje umieszczone w sterylnej strzykawce 10 cm. Komórki oderwane od podłoża hodowlanego zostają zawieszone w medium hodowlanym - podłoże DMEM (Life Technologies) wzbogacone inaktywowanym płodowym osoczem bydlęcym (FBS) w stężeniu 10%, z dodatkiem antybiotyku w postaci preparatu Antibiotic-Antimycotic, L-glutaminy w stężeniu 2 mM (Life Technologies) oraz witaminy C w stężeniu 100 μM w postaci kwasu L-fosfo-askorbinowego (SIGMA) - w liczbie 700.000 komórek/2 ml medium. Gotowa zawiesina komórek zostaje zaciągnięta do strzykawki, w której znajduje się pierścień. Znajdujące się w strzykawce powietrze zostaje z niej usunięte, następnie po zamknięciu ujścia strzykawki, tworzy się w jej wnętrzu podciśnienie poprzez delikatne zaciąganie i luzowanie tłoka strzykawki. Czynność ta jest powtarzana 3 do 5 razy. Tak zasiedlone rusztowanie zostaje umieszczone w studzience płytki 24-dołkowej i zalane pozostałą w strzykawce objętością zawiesiny komórek. Przygotowane w ten sposób rusztowania przenoszone są do inkubatora zapewniającego stałe warunki hodowli tj. wilgotności powyżej 95%, temperaturze 37°C i obecności 5% dwutlenku węgla. Po dobie, pożywka hodowlana zastaje wymieniona na świeżą, o takim samym składzie, w celu usunięcia komórek, które nie przylegają do rusztowania, a samo rusztowanie zostaje przeniesione do nowej studzienki na płytce hodowlanej. Na tak przygotowanym rusztowaniu hodowla komórkowa jest prowadzona przez kolejne 7 dni w standardowych warunkach hodowli, w inkubatorze o stałej wilgotności powyżej 95%, temperaturze 37°C i obecności 5% dwutlenku węgla. Po tym czasie rusztowanie zostaje wypłukane min. 3x po 5 minut, w medium hodowlanym pozbawionym dodatku FBS. Tak przygotowane rusztowanie/pierścień jest gotowy do implantacji w miejsce biorcze i umocowania przy użyciu implantu stomatologicznego.Settlement method: the vented ceramic ring scaffold, prepared according to the procedures described in Examples 1 and 2, is placed in a sterile 10 cm syringe. Cells detached from the culture medium are suspended in the culture medium - DMEM medium (Life Technologies) enriched with inactivated fetal bovine plasma (FBS) at a concentration of 10%, with the addition of an antibiotic in the form of Antibiotic-Antimycotic, L-glutamine at a concentration of 2 mM (Life Technologies ) and vitamin C at a concentration of 100 μM in the form of L-phospho-ascorbic acid (SIGMA) - 700,000 cells / 2 ml of medium. The finished cell suspension is drawn into a syringe with a ring in it. The air in the syringe is removed from it, then, after closing the mouth of the syringe, a vacuum is created inside it by gently pulling on and loosening the syringe plunger. This operation is repeated 3 to 5 times. The scaffolded in this way is placed in a well of a 24-well plate and flooded with the volume of cell suspension remaining in the syringe. The scaffolds prepared in this way are transferred to an incubator ensuring constant cultivation conditions, i.e. humidity above 95%, temperature 37 ° C and the presence of 5% carbon dioxide. After one day, the culture medium is replaced with a fresh one of the same composition to remove cells that do not adhere to the scaffold, and the scaffold itself is transferred to a new well on the culture plate. On the scaffold prepared in this way, cell culture is carried out for the next 7 days in standard culture conditions, in an incubator with constant humidity above 95%, temperature of 37 ° C and the presence of 5% carbon dioxide. After this time, the scaffolding is rinsed with min. 3x 5 minutes in FBS-free culture medium. The scaffolding / ring prepared in this way is ready for implantation in the recipient site and for fixing with a dental implant.
W celu kontroli jakości przygotowanego wszczepu, każdorazowo przygotowywane są 2 dodatkowe rusztowania/pierścienie zasiedlone komórkami. Rusztowania te służą do oceny żywotności komórek hodowanych w zadanych warunkach. Jednocześnie oceniana jest cytokompatybilność materiału, który posłużył do przygotowania pierścienia. Do oceny żywotności komórek wykorzystywany jest test XTT (produkt firmy SIGMA) - badający aktywność dehydrogenazy mitochondrialnej komórek oraz barwienie fluorescencyjne typu live/dead - barwienie odczynnikami fluoresceina i jodkiem propidyny (produkt firmy Life Technologies) dzięki czemu można zweryfikować i porównać liczebność komórek żywych i martwych znajdujących się na rusztowaniu w momencie ich implantacji. Założono, że mate10In order to control the quality of the prepared implant, two additional scaffolds / rings inhabited with cells are prepared each time. These scaffolds are used to assess the viability of cells grown under given conditions. At the same time, the cytocompatibility of the material used to prepare the ring is assessed. To assess the viability of cells, the XTT test (a product of SIGMA) is used - testing the activity of mitochondrial dehydrogenase of cells and fluorescent live / dead staining - staining with fluorescein reagents and propidium iodide (a product of Life Technologies), thanks to which the number of living and dead cells can be verified and compared on the scaffold at the time of their implantation. It was assumed that mate10
PL 228 321 B1 riał/pierścień jest biokompatybilny jeśli żywotność komórek na nim hodowanych, oceniana testem XTT, wynosi min. 70% w stosunku do komórek kontrolnych. Kontrole stanowią komórki hodowane na dnie studzienki w płytce hodowlanej, w takich samych warunkach jak komórki na rusztowaniu.A material / ring is biocompatible if the viability of the cells grown thereon, as assessed by the XTT test, is min. 70% compared to control cells. Controls are cells grown at the bottom of a well in a culture plate under the same conditions as cells on a scaffold.
P r z y k ł a d 4. Weryfikacja zachowania produktów opisanych w przykładach 2 oraz 3 poprzez obserwację po implantacji do tkanek zwierząt doświadczalnychP r z k ł a d 4. Verification of the behavior of the products described in Examples 2 and 3 by observation after implantation into the tissues of experimental animals
Pierścienie zasiedlone komórkami i poddane hodowli w warunkach in vitro poddano obserwacji w tkankach zwierząt doświadczalnych (opis otrzymywania pierścieni zawiera przykład 2 oraz 3). Pierścienie wszczepiono do żuchwy małych świń getyńskich (Gottingen minipig). Każda implantacja odbywała się w układzie autogennym. Każdemu zwierzęciu wszczepiono dwa pierścienie: jeden zasiedlony komórkami zgodnie z opisem zamieszczonym w przykładzie 3 oraz drugi niezasiedlony komórkami i przygotowany zgodnie z opisem podanym w przykładzie 2. Pojedyncze pierścienie zaimplantowano równolegle z prawej i lewej strony żuchwy. Obserwacja w warunkach in vivo trwała 6 tygodni. Po tym czasie zwierzęta zostały uśpione i pobrano od nich wszczepione pierścienie razem z otaczającą je nową tkanką oraz fragmentami żuchwy.The rings inhabited with cells and cultured in vitro were observed in the tissues of the experimental animals (the description of the preparation of the rings is included in Examples 2 and 3). The rings were implanted in the lower jaw of small ghetto pigs (Gottingen minipig). Each implantation took place in an autogenous system. Each animal was implanted with two rings: one was infested with cells as described in Example 3 and the other was unoccupied with cells and prepared as described in Example 2. Single rings were implanted in parallel on the right and left sides of the mandible. In vivo observation was 6 weeks. After this time, the animals were euthanized and the implanted rings were removed from them together with the new tissue surrounding them and the mandible fragments.
Makroskopowo nie stwierdzono różnic pomiędzy pierścieniami zasiedlonymi i niezasiedlonymi komórkami. Wszystkie pierścienie były zarośnięte i przerośnięte tkanką oraz stabilnie osadzone w kości żuchwy (średnia stabilność implantów wynosiła ok. 70 ISQ).Macroscopically, no differences were found between the rings of the inhabited and unpopulated cells. All rings were overgrown and overgrown with tissue and firmly seated in the mandibular bone (the average stability of the implants was approx. 70 ISQ).
Po hodowli in vivo nie zaobserwowano torebki łącznotkankowej wokół pierścieni ani makroskopowych cech zapalenia. Pobrane pierścienie umieszczono w roztworze 10% buforowanej formaliny (produkt firmy SIGMA). Na przygotowanych następnie skrawkach histologicznych, w obrębie badan ego produktu po obserwacji in vivo stwierdza się obecność dobrze unaczynionej i zorganizowanej tkanki łącznej oraz kostnej (barwienie typu HE), która wypełnia pory materiałów obu typów (Ryc. 8 do 12). Włókna kolagenowe świecące w świetle spolaryzowanym zostały uwidocznione w barwieniu czerwienią Syriusza. Przeprowadzone przy użyciu mikroskopu świetlnego obserwacje potwierdzają, że pierścienie według wynalazku spełniają powierzone im funkcje i mogą posłużyć do odbudowy pionowych ubytków kostnych.After in vivo culture, no connective tissue capsule around the rings and no macroscopic signs of inflammation were observed. The removed rings were placed in a 10% buffered formalin solution (product from SIGMA). After in vivo observation, well-vascularized and organized connective and bone tissue (HE staining), which fills the pores of both types of materials, is found on the subsequently prepared histological sections within the test product (Figs. 8 to 12). Collagen fibers glowing in polarized light were visualized in Sirius red staining. The observations carried out with the use of a light microscope confirm that the rings according to the invention fulfill the functions assigned to them and can be used for the reconstruction of vertical bone defects.
P r z y k ł a d 5. Pierścień wykonany z węglanu wapniaExample 5. The ring is made of calcium carbonate
Z ceramicznego materiału wykonanego z węglanu wapnia (CaCO3) w odmianie krystalograficznej typu kalcyt przygotowano rusztowania w formie pierścieni o wymiarach: średnica zewnętrzna 10 mm, średnica wewnętrzna 3,2 mm, wysokość 5 mm. Pierścienie charakteryzowały się otwartą porowatością rzędu 70-80% oraz porami wielkości 200-500 μm; wytrzymałość na ściskanie badanych próbek wynosi ok. 0,7 MPa. Kształt oraz parametry techniczne wykonanych próbek sugerowały, że pierścienie wykonane z kalcytu mogą zostać wykorzystane do nadbudowy protetycznej. W kolejnych eksperymentach, pierścienie poddano działaniu medium hodowlanego w składzie: podłoże DMEM (Life Technologies) wzbogacone inaktywowanym płodowym osoczem bydlęcym (FBS) w stężeniu 10%, z dodatkiem antybiotyku w postaci preparatu Antibiotic-Antimycotic (Preparat firmy Life Technologies, zawierający 10000 jedn. penicyliny - z wykorzystaniem soli sodowej, tj. peniciliny G, 10,000 μg streptomycyny-z wykorzystaniem siarczanu streptomycyny), L - glutaminy w stężeniu 2 mM (Life Technologies). Pierścienie umieszczono w medium i poddano inkubacji w standardowych warunkach hodowlanych tj. wilgotność powyżej 95%, temperatura 37°C i obecność 5% dwutlenku węgla. Po inkubacji trwającej do 35 dni nie stwierdzono żadnych zmian strukturalnych w obrębie materiału - pozostawał on integralny, nie zmieniał swoich wymiarów zewnętrznych ani wewnętrznych. W kolejnych eksperymentach na pierścieniach kalcytowych osadzono ludzkie komórki osteogenne (w oddzielnych eksperymentach testowano również odpowiedź komórek MG-63 (ATCC) - komercyjnie dostępna linia komórkowa) na hodowlę w kontakcie z pierścieniami ceramicznymi. Hodowle prowadzono w dynamicznych warunkach przez czas od 7 do 35 dni. Po tym czasie przeprowadzono test oceny żywotności komórek - test XTT (produkt firmy SIGMA) badający aktywność dehydrogenazy mitochondrialnej komórek. Wyniki testu wskazują na dobrą tolerancję przez komórki stosowanego biomateriału (Ryc. 13). Dodatkowo, potwierdzono również możliwość równomiernego rozmieszczenia żywych komórek na całej dostępnej powierzchni hodowlanej biomateriału kalcytowego (Ryc. 14 i 15).From a ceramic material made of calcium carbonate (CaCO3) in the calcite-type crystallographic form, scaffolds were prepared in the form of rings with the following dimensions: external diameter 10 mm, internal diameter 3.2 mm, height 5 mm. The rings had an open porosity of 70-80% and pores of 200-500 μm; the compressive strength of the tested samples is approx. 0.7 MPa. The shape and technical parameters of the samples made suggested that the rings made of calcite could be used for the prosthetic superstructure. In subsequent experiments, the rings were treated with a culture medium composed of: DMEM medium (Life Technologies) enriched with 10% inactivated fetal bovine plasma (FBS) with the addition of Antibiotic-Antimycotic (a preparation from Life Technologies, containing 10,000 units of penicillins - with the use of sodium salt, i.e. penicillin G, 10,000 μg of streptomycin - with the use of streptomycin sulphate), L - glutamine at a concentration of 2 mM (Life Technologies). The rings were placed in the medium and incubated under standard culture conditions, i.e. humidity above 95%, temperature 37 ° C and the presence of 5% carbon dioxide. After incubation for up to 35 days, no structural changes were found within the material - it remained integral and did not change its external or internal dimensions. In subsequent experiments, human osteogenic cells were deposited on calcite rings (in separate experiments the response of MG-63 cells (ATCC) - a commercially available cell line was also tested) to culture in contact with ceramic rings. Cultures were carried out under dynamic conditions for 7 to 35 days. After this time, a cell viability assay was performed - the XTT test (a product of the SIGMA company) examining the activity of mitochondrial dehydrogenase in cells. The test results indicate good cell tolerance of the biomaterial used (Fig. 13). Additionally, the possibility of even distribution of viable cells over the entire available cultivation area of the calcite biomaterial was also confirmed (Figs. 14 and 15).
PL 228 321 B1PL 228 321 B1
P r z y k ł a d 6 p o r ó w n a w c z yP r e a g t 6 a r e n e s
Wstęp. Wybór odpowiedniego materiału do przygotowania pierścienia.Admission. Choosing the right material for the preparation of the ring.
W ramach prowadzonych prac eksperymentalnych poddano badaniu wiele rodzajów materiałów cytozgodnych wobec komórek osteogennych, które to materiały potencjalnie mogłyby zostać użyte do przygotowania pierścienia przeznaczonego do regeneracji ubytków w obrębie żuchwy lub szczęki.As part of the experimental work, many types of cytocompatible materials towards osteogenic cells were tested, which could potentially be used to prepare a ring for the regeneration of defects in the mandible or maxilla.
W wyniku przeprowadzonych eksperymentów in-vitro oraz in-vivo ustalono, że do wykonania pierścieni według wynalazku nadaje się jedynie cytozgodny materiał porowaty o porowatości otwartej wynoszącej od 70 do 85%, rozmiarach porów w zakresie od 200 gm do 800 gm, zwłaszcza od 200 gm do 500 gm i wielkości połączeń między porami nie mniejszej niż 100 gm.As a result of the conducted in-vitro and in-vivo experiments, it was found that only a cytocompatible porous material with an open porosity ranging from 70 to 85%, pore sizes ranging from 200 gm to 800 gm, especially from 200 gm, is suitable for the production of the rings according to the invention. up to 500 gm and the size of connections between pores not less than 100 gm.
Korzystne jest również, aby jego wytrzymałość na ściskanie była porównywalna do wytrzymałości wysuszonej ludzkiej kości gąbczastej, wynoszącej od 0,2 do 0,7 MPa, przy czym korzystnie powinna wynosić około 0,7 MPa.It is also preferred that its compressive strength be comparable to that of dried human cancellous bone, between 0.2 and 0.7 MPa, preferably about 0.7 MPa.
Pożądane jest także, aby materiał wykorzystywany do wytwarzania pierścienia według wynalazku był biodegradowalny, jednak jego rozkład nie powinien następować zbyt szybko, a określone powyżej parametry mechaniczne powinny być zachowane co najmniej przez okres 30 dni od dnia wszczepienia pierścienia.It is also desirable that the material used to manufacture the ring according to the invention is biodegradable, but that its degradation should not occur too quickly, and the above-mentioned mechanical parameters should be maintained for at least 30 days from the date of implantation of the ring.
Dodatkowo pożądane jest, żeby materiał, z którego jest wykonany pierścień odznaczał się hydrofilowością. Jest to cecha zapewniająca lepszą adsorpcję substancji aktywnych z krwi poprawiających proces wgajania pierścienia i odtwarzania tkanki kostnej, a także ułatwia zasiedlenie komórkami.Additionally, it is desirable that the material of the ring be hydrophilic. It is a feature that ensures better adsorption of active substances from the blood, improving the process of ring healing and bone tissue regeneration, and facilitates colonization with cells.
Ponadto pożądane jest aby pierścień odznaczał się mikroporowatością oraz chropowatością powierzchni.In addition, it is desirable that the ring has a microporosity and surface roughness.
Pierścień powinien spełniać również wymóg poręczności chirurgicznej rozumiany w taki sposób, że pomimo kruchości właściwej materiałom ceramicznym, zachowuje swój kształt i nie ulega pokruszeniu podczas manipulowania na etapie przygotowania do implantacji oraz samej implantacji.The ring should also meet the requirement of surgical flexibility, understood in such a way that, despite the fragility inherent in ceramic materials, it retains its shape and does not crumble during handling at the stage of preparation for implantation and implantation itself.
W przypadku pierścienia przeznaczonego do zasiedlania komórkami osteogennymi (jak w przykładzie 3) materiał, z którego jest wykonany pierścień powinien stanowić dogodne podłoże dla komórek osteogennych w hodowli. Zgodnie z wynalazkiem materiał spełnia to kryterium jeżeli przeżywalność komórek na podłożu wykonanym z materiału tożsamego co do składu chemicznego, w postaci umożliwiającej hodowlę komórek w warunkach porównywalnych z rutynową hodowlą komórek na standardowych płytkach hodowlanych (polistyren), nie jest statystycznie znamiennie niższa niż w takiej rutynowej hodowli. W toku prac prowadzących do uzyskania wynalazku nieoczekiwanie stwierdzono, że statystycznie znamiennie obniżona przeżywalność w warunkach hodowli płytkowej jest s korelowana z obniżoną przeżywalnością w trójwymiarowej strukturze pierścienia, przy czym niekorzystny wpływ materiału obserwowany w hodowli płytkowej nieoczekiwanie potęguje się w strukturze trójwymiarowej. Efekt ten został przedstawiony na Ryc. 21.In the case of a ring intended to be colonized with osteogenic cells (as in Example 3), the material from which the ring is made should constitute a suitable substrate for osteogenic cells in culture. According to the invention, the material meets this criterion if the survival of cells on a medium made of a material identical in terms of chemical composition, in a form that allows cells to be cultured under conditions comparable to routine cell culture on standard culture plates (polystyrene), is not statistically significantly lower than in such a routine breeding. In the course of the work leading to the invention, it was surprisingly found that a statistically significantly reduced survival under plate culture conditions is correlated with a reduced survival in the three-dimensional ring structure, with the adverse material effect observed in the plate culture unexpectedly magnified in the three-dimensional structure. This effect is presented in Fig. 21.
Poniżej podano wybrane przykłady opisujące nieudane realizacje pierścieni wykonanych z materiałów, które nie spełniały wymogów według wynalazku.Selected examples are given below to describe the unsuccessful realizations of rings made of materials that do not meet the requirements of the invention.
Pierścienie chitozanoweChitosan rings
W ramach prowadzonych badań wstępnych i wyboru odpowiedniego biomateriału do celów rekonstrukcji istniejących ubytków kostnych w obrębie szczęki lub żuchwy przygotowano pierścienie z chitozanu. Chitozan jest polimerem naturalnego pochodzenia. Jednostką podstawową łańcucha polimeru jest β (1-4) 2-amino-2-deoksy-D-glukoza (lub D-glukozamina). Jest to materiał należący do grupy polimerów resorbowalnych, który znalazł zastosowanie przy wyrobie różnych produktów medycznych. W związku z powyższym przygotowano porowate rusztowania chitozanowe w kształcie pierścienia o zadanych wymiarach zewnętrznych oraz wewnętrznych. Rusztowania formowano przez ściskanie w odpowiedniej formie, przygotowanych wcześniej granul chitozanowych. Zaletą otrzymywanych rusztowań jest ich wysoka wytrzymałość na ściskanie i dobra biokompatybilność. Przypuszczano, że takie cechy materiału zapewnią odpowiednią konstrukcję podporową zarówno dla komórek jak i przyszłej odbudowy tkanki kostnej po implantacji próbki w miejsce biorcze. Na przygotowanych rusztowaniach osadzono komórki i poddano je hodowli w standardowych warunkach eksperymentalnych. Równolegle przeprowadzono również dodatkowe badania charakteryzujące samo rusztowanie. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że pierścienie wykonane opisaną metodą charakteryzują się niską porowatości i małą średnicą połączeń pomiędzy porami (Ryc. 17, 18 i 19). Również wyniki obserwacji komórkowych potwierdziły, że architektura rusztowania uniemożliwia równomierneAs part of the preliminary research and selection of an appropriate biomaterial for the reconstruction of existing bone defects within the maxilla or mandible, chitosan rings were prepared. Chitosan is a polymer of natural origin. The base unit of the polymer chain is β (1-4) 2-amino-2-deoxy-D-glucose (or D-glucosamine). It is a material belonging to the group of resorbable polymers, which has been used in the manufacture of various medical products. Therefore, ring-shaped porous chitosan scaffolds with preset external and internal dimensions were prepared. The scaffoldings were formed by compressing, in a suitable form, previously prepared chitosan granules. The advantage of the scaffolds obtained is their high compressive strength and good biocompatibility. It was presumed that such material features would provide an appropriate support structure for both cells and the future reconstruction of bone tissue after implantation of the sample into the recipient site. Cells were mounted on the prepared scaffolds and cultured under standard experimental conditions. Additional studies characterizing the scaffolding itself were also carried out in parallel. On the basis of the obtained results, it was found that the rings made with the described method are characterized by low porosity and a small diameter of connections between the pores (Figs. 17, 18 and 19). Also, the results of cellular observations confirmed that the scaffolding architecture prevents uniformity
PL 228 321 B1 zasiedlenie komórek na powierzchni próbki. W związku z tym, rusztowanie takie nie może być wykorzystane w klinice, ponieważ wielkość porów uniemożliwi wnikanie do wnętrza rusztowania naczyń komórkowych, a co za tym idzie odżywienia tkanki.The colonization of cells on the surface of the sample. Therefore, such a scaffold cannot be used in a clinic because the size of the pores will prevent the penetration into the scaffold of the cellular vessels and thus the nutrition of the tissue.
W ramach prowadzonych dodatkowych eksperymentów podjęto próby modyfikacji sposobu przygotowania pierścieni chitozanowych, jednak próby nie przyniosły istotnej poprawy architektury rusztowań.As part of additional experiments, attempts were made to modify the method of preparing chitosan rings, but the attempts did not bring about a significant improvement in the scaffolding architecture.
Porowaty pierścień wykonany z kopolimeru kwasu mlekowego i glikolowegoPorous ring made of a copolymer of lactic and glycolic acid
Pierścienie uzyskane zostały w sposób następujący: mieszaninę polimerów PDLLA-PLGA i PLLA rozpuszcza się 1,4-dioksanie oraz dodaje porogen (NaCl) o średnicy ziaren 250-500 nm w ilości 270 mg na próbkę. Następnie mieszaninę zamraża się w ciekłym azocie i liofilizuje przez minimum 10 dni. Po zliofilizowaniu, próbki prasuje się w formach pod ciśnieniem. Następnie z próbek wypłukuje się NaCl i próbki rusztowań suszy się przez 24 godziny na powietrzu, a następnie w próżni. Dzięki takiej procedurze uzyskano materiał o pożądanej porowatości i wielkości porów.The rings were obtained as follows: the mixture of PDLLA-PLGA and PLLA polymers was dissolved in 1,4-dioxane and porogen (NaCl) with a grain diameter of 250-500 nm was added in the amount of 270 mg per sample. The mixture is then frozen in liquid nitrogen and lyophilized for a minimum of 10 days. After freeze drying, the samples are pressed into molds under pressure. The samples are then rinsed with NaCl and the scaffold samples are dried for 24 hours in air and then under vacuum. Thanks to this procedure, a material with the desired porosity and pore size was obtained.
Po zasiedleniu pierścieni komórkami przechowuje się je w warunkach hodowli komórkowej, tj. w medium hodowlanym analogicznym jak w przykładzie przedłożonym w niniejszym zgłoszeniu. Komórki dobrze tolerują materiał podłoża i intensywnie dzielą się w hodowli - co jest dowodem cytozgodności tego biomateriału.After the rings are colonized with cells, they are stored in cell culture conditions, i.e. in a culture medium analogous to the example provided in this application. Cells tolerate the substrate material well and divide intensively in culture - which proves that this biomaterial is cytocompatible.
W ciągu hodowli następuje widoczna makroskopowo i mikroskopowo degradacja materiału tak, że ostatecznie, w warunkach in vitro (tj. jeszcze poza ustrojem, przed implantacją do tkanek) uzyskuje się produkt o zupełnej dezintegracji rusztowania. Ilustruje to Rycina 20.During the cultivation, macroscopically and microscopically visible degradation of the material occurs, so that ultimately, in vitro (i.e. still outside the body, before tissue implantation), a product with complete scaffold disintegration is obtained. This is illustrated in Figure 20.
Taki zdezintegrowany produkt nie spełnia wymogów, jakie stawia się pierścieniom do zabiegu augmentacji, chociaż wymogi dotyczące porowatości rusztowania i cytozgodności materiału zostały spełnione. Dlatego zgodnie z wynalazkiem wymaga się, aby materiał z którego wykonany jest pierścień wykazywał stabilność na obecność środowiska wodnego i biologicznie aktywnego przez okres co najmniej 30 dni.Such a disintegrated product does not meet the requirements for augmentation rings, although the requirements for scaffold porosity and material cytocompatibility have been met. Therefore, according to the invention, the ring material is required to be stable to the presence of an aqueous and biologically active environment for a period of at least 30 days.
Claims (7)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL408859A PL228321B1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Stomatological ring, preferably for regeneration of bone surface with simultaneous insertion of dental implants |
| CA2955022A CA2955022C (en) | 2014-07-15 | 2015-07-15 | Dental ring |
| US15/325,481 US20170151040A1 (en) | 2014-07-15 | 2015-07-15 | Dental Ring |
| PCT/IB2015/055363 WO2016009372A1 (en) | 2014-07-15 | 2015-07-15 | Dental ring |
| EP15766254.5A EP3169268B1 (en) | 2014-07-15 | 2015-07-15 | Dental ring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL408859A PL228321B1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Stomatological ring, preferably for regeneration of bone surface with simultaneous insertion of dental implants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL408859A1 PL408859A1 (en) | 2016-01-18 |
| PL228321B1 true PL228321B1 (en) | 2018-03-30 |
Family
ID=55072303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL408859A PL228321B1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Stomatological ring, preferably for regeneration of bone surface with simultaneous insertion of dental implants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL228321B1 (en) |
-
2014
- 2014-07-15 PL PL408859A patent/PL228321B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL408859A1 (en) | 2016-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2491960C9 (en) | Three-dimensional matrixes from structured porous monetite for tissue engineering and bone regeneration and method of their obtaining | |
| Jang et al. | Restoration of peri-implant defects in immediate implant installations by Choukroun platelet-rich fibrin and silk fibroin powder combination graft | |
| Rothamel et al. | Biocompatibility and biodegradation of a native porcine pericardium membrane: results of in vitro and in vivo examinations. | |
| Tamimi et al. | Bone augmentation in rabbit calvariae: comparative study between Bio‐Oss® and a novel β‐TCP/DCPD granulate | |
| Gendviliene et al. | Effect of extrace llular matrix and dental pulp stem cells on bone regeneration with 3D printed PLA/HA composite scaffolds | |
| US6277151B1 (en) | Cartilage growth from cell seeded ceramic compositions | |
| Kweon et al. | Development of nano-hydroxyapatite graft with silk fibroin scaffold as a new bone substitute | |
| Zhang et al. | 3D-printed pre-tapped-hole scaffolds facilitate one-step surgery of predictable alveolar bone augmentation and simultaneous dental implantation | |
| US5772439A (en) | Hybrid dental implant | |
| JP5406915B2 (en) | Biocompatible implant | |
| CA2955022C (en) | Dental ring | |
| JP2002248119A (en) | Artificial vertebral body | |
| GB2461125A (en) | A silk membrane for bone graft material | |
| Goh et al. | The use of a polycaprolactone–tricalcium phosphate scaffold for bone regeneration of tooth socket facial wall defects and simultaneous immediate dental implant placement in Macaca fascicularis | |
| Mangano et al. | Maxillary sinus augmentation using an engineered porous hydroxyapatite: a clinical, histological, and transmission electron microscopy study in man | |
| Trbakovic et al. | A new synthetic granular calcium phosphate compound induces new bone in a sinus lift rabbit model | |
| Tibeică et al. | Bone regeneration influence in the success of periimplant surgery | |
| Salgado et al. | Bone remodeling, biomaterials and technological applications: revisiting basic concepts | |
| Kubo et al. | Comparative evaluation of bone regeneration using spherical and irregularly shaped granules of interconnected porous hydroxylapatite. A beagle dog study | |
| CN112587729A (en) | Bone repair material | |
| JP2019072378A (en) | Dexamethasone-containing composite porous scaffold material and method for producing same | |
| Stavropoulos | Deproteinized bovine bone xenograft | |
| Chen et al. | Anchoring dental implant in tissue-engineered bone using composite scaffold: a preliminary study in nude mouse model | |
| PL228321B1 (en) | Stomatological ring, preferably for regeneration of bone surface with simultaneous insertion of dental implants | |
| Bojar et al. | Novel chitosan-based bone substitute |