De invloed van implantaten vervaardigd met Direct Laser Metal Sintering op de vroege fasen van osseo-integratie bij diabetische mini-varkens

Naiwen Tan, Xiangwei Liu, Yanhui Cai, Sijia Zhang, Bo Jian, Yuchao Zhou, Xiaoru Xu, Shuai Ren, Hongbo Wei, Yingliang Song

Full text link : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28814861/

De invloed van implantaten vervaardigd met Direct Laser Metal Sintering op de vroege fasen van osseo-integratie bij diabetische mini-varkens

1. Wetenschappelijke referentie

• Titel van de studie: De invloed van implantaten vervaardigd met Direct Laser Metal Sintering op de vroege fasen van osseo-integratie bij diabetische mini-varkens
• Auteurs: Naiwen Tan, Xiangwei Liu, Yanhui Cai, Sijia Zhang, Bo Jian, Yuchao Zhou, Xiaoru Xu, Shuai Ren, Hongbo Wei, Yingliang Song
• Wetenschappelijk tijdschrift: International Journal of Nanomedicine
• Publicatiejaar: 2017
• DOI: 10.2147/IJN.S138615

2. Wetenschappelijke achtergrond

Osseo-integratie vormt de biologische basis voor het langdurige succes van tandheelkundige implantaten. Bij patiënten met diabetes mellitus kan dit proces echter worden verstoord door metabole afwijkingen, chronische ontstekingsreacties en een verminderde wondgenezing. Deze factoren kunnen de vorming van nieuw bot rond implantaten vertragen en de voorspelbaarheid van implantaatbehandelingen beïnvloeden.

Binnen de moderne implantologie wordt daarom veel aandacht besteed aan de optimalisatie van implantaatoppervlakken. Nieuwe productietechnieken maken het mogelijk om complexe driedimensionale structuren te ontwikkelen die de interactie tussen implantaat en botweefsel kunnen verbeteren.

Direct Laser Metal Sintering (DLMS) is een additieve productietechnologie waarmee zeer poreuze titaniumoppervlakken met onderling verbonden poriën kunnen worden vervaardigd. Dergelijke structuren zouden de celhechting, botvorming en vroege stabiliteit van implantaten kunnen bevorderen. Deze studie onderzoekt of dergelijke oppervlakken een gunstig effect hebben op de vroege osseo-integratie onder diabetische omstandigheden.

3. Doel van de studie

Het primaire doel van deze studie was om te onderzoeken of tandheelkundige implantaten met een oppervlak vervaardigd via Direct Laser Metal Sintering de osseo-integratie kunnen verbeteren in een diabetisch diermodel.

Daarnaast wilden de onderzoekers de invloed van DLMS-oppervlakken vergelijken met die van implantaten behandeld met Micro Arc Oxidation (MAO) op cellulair gedrag, osteogene genexpressie en de kwaliteit van de peri-implantaire botvorming.

4. Methodologie

Dit betreft een preklinische studie met zowel laboratoriumonderzoek als dierexperimenteel onderzoek.

Twee verschillende implantaatoppervlakken werden geëvalueerd:

• Direct Laser Metal Sintering (DLMS)
• Micro Arc Oxidation (MAO)

Tijdens de in vitro-fase werden MG63-cellen gekweekt op beide oppervlakken. De onderzoekers analyseerden de celmorfologie en de expressie van osteogene genen, waaronder collageen (COL), RUNX2 en alkalische fosfatase (ALP).

Voor het dierexperiment werd diabetes geïnduceerd bij zes mini-varkens door middel van streptozotocine. Vervolgens werden in totaal 36 implantaten geplaatst in de premolaarregio van de onderkaak.

De evaluatie van de osseo-integratie vond plaats na 3 en 6 maanden met behulp van:

• Micro-computertomografie (micro-CT)
• Histologische analyse met Van Gieson-kleuring
• Meting van het bot-implantaatcontact (BIC)

5. Belangrijkste resultaten

De oppervlakteanalyse toonde aanzienlijke verschillen in ruwheid tussen beide implantaattypes. De gemiddelde ruwheid (Ra) bedroeg 2,3 ± 0,3 µm voor de MAO-oppervlakken en 27,4 ± 1,1 µm voor de DLMS-oppervlakken.

Microscopische observaties lieten zien dat cellen zich uitgebreider verspreidden op de DLMS-oppervlakken. Er werden meer filopodiën en lamellipodiën waargenomen, wat wijst op een sterkere interactie tussen de cellen en het poreuze oppervlak.

De analyse van osteogene markers liet over het algemeen hogere expressieniveaus zien op DLMS-oppervlakken. Een statistisch significant verschil werd vastgesteld voor collageenexpressie na tien dagen osteogene inductie.

Micro-CT-onderzoek toonde na drie maanden een grotere hoeveelheid nieuw gevormd bot rond de DLMS-implantaten. De parameters BV/TV, Tb.Th en Tb.Sp waren significant gunstiger in de DLMS-groep.

Histologisch werd eveneens een betere vroege integratie vastgesteld. Na drie maanden bedroeg het bot-implantaatcontact 33,2% ± 11,2% voor de DLMS-groep, tegenover 18,9% ± 7,3% voor de MAO-groep.

Na zes maanden was de botvorming verder gevorderd in beide groepen en waren de verschillen niet langer statistisch significant. Het BIC bedroeg toen 42,8% ± 10,1% voor DLMS en 38,3% ± 10,8% voor MAO.

6. Klinische analyse

De resultaten suggereren dat de driedimensionale poreuze structuur die met DLMS wordt gecreëerd een positieve invloed kan hebben op de vroege fasen van osseo-integratie.

De hoge porositeit en de onderlinge verbinding van de poriën lijken een gunstige omgeving te creëren voor celhechting en celgroei. De sterkere interactie tussen osteogene cellen en het implantaatoppervlak kan bijdragen aan een snellere botvorming tijdens de initiële genezingsfase.

Vanuit klinisch perspectief is dit bijzonder relevant voor patiënten met diabetes mellitus, aangezien deze aandoening bekendstaat om haar negatieve invloed op botgenezing en peri-implantaire regeneratie. Een implantaatoppervlak dat de vroege biologische processen ondersteunt, kan mogelijk bijdragen aan een betere initiële stabiliteit.

Tegelijkertijd tonen de resultaten aan dat de voordelen van DLMS vooral zichtbaar zijn in de vroege genezingsfase. Naarmate de genezing vordert, worden de verschillen tussen beide oppervlakken kleiner. Na zes maanden werd een vergelijkbaar niveau van osseo-integratie bereikt.

Daarom wijzen de gegevens eerder op een versnelling van de vroege osseo-integratie dan op een blijvend superieur eindresultaat. Voorzichtigheid blijft geboden bij de interpretatie van deze bevindingen, aangezien het onderzoek werd uitgevoerd in een diermodel.

7. Klinische toepassingen

De resultaten van deze studie kunnen relevant zijn voor:

• Implantologische behandelingen bij patiënten met diabetes mellitus.
• Ontwikkeling van implantaatoppervlakken die gericht zijn op een snellere botgenezing.
• Onderzoek naar additieve productietechnologieën binnen de tandheelkundige implantologie.
• Optimalisatie van implantaten voor patiënten met systemische risicofactoren.
• Verbetering van de vroege biologische stabiliteit van implantaten.

Daarnaast levert deze studie waardevolle informatie voor toekomstige ontwikkelingen op het gebied van digitale implantaatproductie en geavanceerde oppervlaktemodificaties.

8. Bewijskracht, beperkingen en transparantie

Deze publicatie betreft een preklinische studie met zowel celonderzoek als dierexperimenteel onderzoek.

Het bewijskrachtniveau ligt daardoor lager dan dat van gerandomiseerde klinische studies, systematische reviews of meta-analyses. De resultaten leveren belangrijke biologische inzichten op, maar vormen geen definitieve klinische aanbeveling.

Belangrijke beperkingen zijn:

• Gebruik van een diermodel.
• Een beperkte onderzoekspopulatie van zes mini-varkens.
• Ontbreken van klinische gegevens bij mensen.
• Een maximale follow-upduur van zes maanden.

De auteurs melden geen belangenconflicten met betrekking tot deze studie. Het onderzoek werd gefinancierd door de National Natural Science Foundation of China.

9. Kernpunten van de studie

• Studietype: Preklinische studie (in vitro en dierexperiment)
• Bewijskrachtniveau: Preklinisch bewijs
• Onderzoekspopulatie: 6 diabetische mini-varkens
• Aantal implantaten: 36 implantaten
• Follow-upduur: 3 en 6 maanden
• Primaire uitkomstmaat: Osseo-integratie van tandheelkundige implantaten
• Belangrijkste resultaat: DLMS-implantaten vertoonden een betere vroege osseo-integratie dan MAO-implantaten
• Wetenschappelijke conclusie: Hoogporeuze DLMS-oppervlakken kunnen de vroege botintegratie onder diabetische omstandigheden versnellen
• Belangrijkste beperkingen: Diermodel, beperkte steekproefomvang en ontbreken van klinische validatie bij mensen

10. Wetenschappelijke impact

Deze studie levert een waardevolle bijdrage aan de groeiende wetenschappelijke literatuur over additieve productietechnologieën in de implantologie. De resultaten ondersteunen het concept dat de micro- en macrostructuur van een implantaatoppervlak een belangrijke rol speelt bij de biologische interactie tussen implantaat en botweefsel.

Door aan te tonen dat een hoogporeus oppervlak de vroege botvorming kan bevorderen in een diabetisch model, biedt de studie aanvullende inzichten in de mechanismen die osseo-integratie beïnvloeden. Dit is bijzonder relevant voor patiënten bij wie de botgenezing door systemische aandoeningen wordt vertraagd.

De bevindingen vormen bovendien een wetenschappelijke basis voor toekomstige klinische onderzoeken naar de prestaties van lasergefabriceerde implantaatoppervlakken in de dagelijkse implantologische praktijk.

11. Redactionele conclusie

Deze preklinische studie suggereert dat implantaten vervaardigd met Direct Laser Metal Sintering de vroege fasen van osseo-integratie onder diabetische omstandigheden kunnen ondersteunen. De waargenomen voordelen lijken vooral verband te houden met een snellere initiële botvorming en een verbeterde interactie tussen cellen en het implantaatoppervlak. Hoewel de verschillen tussen de onderzochte oppervlakken op langere termijn afnemen, leveren de resultaten waardevolle inzichten op voor de verdere ontwikkeling van geavanceerde implantaatoppervlakken binnen de moderne implantologie.