Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Lớp phủ titan xốp phun plasma chân không trên polyetheretherketone cho phẫu thuật hợp nhất đốt sống cổ cải thiện khả năng tạo xương: Nghiên cứu in vitro và in vivo
Tóm tắt
Bệnh thoái hóa cổ là một bệnh phổ biến và thường gặp, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống của bệnh nhân trên toàn thế giới. Phẫu thuật giải nén cổ trước và hợp nhất thân đốt sống hiện đang được công nhận là tiêu chuẩn vàng trong điều trị bệnh thoái hóa đốt sống cổ. Polyetheretherketone (PEEK) đã trở thành vật liệu chủ yếu trong phẫu thuật hợp nhất đốt sống cổ. Mặc dù PEEK có tính tương thích sinh học tuyệt vời, nhưng nó rất khó để hình thành sự kết nối xương tại giao diện xương-implan do tính ưa nước và dẫn điện thấp của nó. Được biết đến rộng rãi, titan (Ti) có hoạt tính tạo xương và tính tương thích sinh học xuất sắc. Trong nghiên cứu này, một khung hợp nhất Ti-PEEK đã được chuẩn bị bằng cách phủ Ti lên bề mặt khung PEEK bằng kỹ thuật phun plasma chân không nhằm tăng cường tính chất tạo xương của PEEK. Mẫu Ti-PEEK đã được đánh giá về hành vi tế bào in vitro và khả năng tích hợp xương in vivo, và kết quả được so sánh với nền PEEK nguyên chất. Kết quả nhuộm xương và thử nghiệm MTS cho thấy các tế bào MC3T3-E1 phát triển và lan tỏa tốt trên bề mặt của các khung Ti-PEEK. Biểu hiện gen tạo xương và phân tích western blot của protein tạo xương cho thấy hoạt động tạo xương của các tế bào MC3T3-E1 trong các khung Ti-PEEK đã được tăng cường. Hơn nữa, một sự gia tăng đáng kể trong việc hình thành xương mới đã được chứng minh trên các implant Ti-PEEK so với các implant PEEK sau 12 tuần trong thử nghiệm hợp nhất đốt sống cổ của cừu. Những kết quả này đã chứng minh rằng khung Ti-PEEK thể hiện các thuộc tính tích hợp xương được cải thiện so với khung PEEK cả in vitro và in vivo.
Từ khóa
#bệnh thoái hóa cổ #phẫu thuật hợp nhất #polyetheretherketone #titan #hoạt tính tạo xươngTài liệu tham khảo
K. Anselme, B. Noe¨l, P. Hardouin, Human osteoblast adhesion on titanium alloy, stainless steel, glass and plastic substrates with same surface topography. J. Mater. Sci. Mater. Med. 10(12), 815–819 (1999)
S. Belouettar, A. Abbadi, Z. Azari et al., Experimental investigation of static and fatigue behaviour of composites honeycomb materials using four point bending tests. Compos. Struct. 87(3), 265–273 (2009)
N. Bertollo, R. Da Assuncao, N.J. Hancock et al., Influence of electron beam melting manufactured implants on ingrowth and shear strength in an ovine model. J. Arthroplasty 27(8), 1429–1436 (2012)
H. Bodén, M. Salemyr, O. Sköldenberg et al., Total hip arthroplasty with an uncemented hydroxyapatite-coated tapered titanium stem: results at a minimum of 10 years’ follow-up in 104 hips. J. Orthop. Sci. 11(2), 175–179 (2006)
B.D. Boyan, R. Batzer, K. Kieswetter et al., Titanium surface roughness alters responsiveness of MG63 osteoblast-like cells to 1α,25-(OH)2D3. J. Biomed. Mater. Res., Part A 39(1), 77–85 (2015)
G.R. Buttermann, Anterior cervical discectomy and fusion outcomes over 10 years. Spine 43(3), 207–214 (2018)
C. Castellani, R.A. Lindtner, P. Hausbrandt et al., Bone–implant interface strength and osseointegration: Biodegradable magnesium alloy versus standard titanium control. Acta Biomater. 7(1), 432–440 (2011)
B.C. Cheng, S. Koduri, C.A. Wing et al., Porous titanium-coated polyetheretherketone implants exhibit an improved bone–implant interface: an in vitro and in vivo biochemical, biomechanical, and histological study. Medical Devices (Auckland, NZ) 11, 391 (2018)
D.M. Devine, J. Hahn, R.G. Richards et al., Coating of carbon fiber-reinforced polyetheretherketone implants with titanium to improve bone apposition. J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. 101(4), 591–598 (2013)
M. van Dijk, T.H. Smit, S. Sugihara et al., The effect of cage stiffness on the rate of lumbar interbody fusion: an in vivo model using poly (l-lactic Acid) and titanium cages. Spine 27(7), 682–688 (2002)
D. Duraccio, F. Mussano, M.G. Faga, Biomaterials for dental implants: current and future trends. J. Mater. Sci. 50(14), 4779–4812 (2015)
S. Fujibayashi, M. Takemoto, M. Neo et al., A novel synthetic material for spinal fusion: a prospective clinical trial of porous bioactive titanium metal for lumbar interbody fusion. Eur. Spine J. 20(9), 1486–1495 (2011)
K.Y. Ha, J.H. Shin, K.W. Kim et al., The fate of anterior autogenous bone graft after anterior radical surgery with or without posterior instrumentation in the treatment of pyogenic lumbar spondylodiscitis. Spine 32(17), 1856–1864 (2007)
C.M. Han, E.J. Lee, H.E. Kim et al., The electron beam deposition of titanium on polyetheretherketone (PEEK) and the resulting enhanced biological properties. Biomaterials 31(13), 3465–3470 (2010)
E.K. Hansson, T.H. Hansson, The costs for persons sick-listed more than one month because of low back or neck problems. A two-year prospective study of Swedish patients. Eur. Spine J. 14(4), 337–345 (2005)
A. Hermansen, R. Hedlund, L. Vavruch et al., A comparison between the carbon fiber cage and the cloward procedure in cervical spine surgery: a ten-to thirteen-year follow-up of a prospective randomized study. Spine 36(12), 919–925 (2011)
P. Korovessis, T. Repantis, V. Vitsas et al., Cervical spondylodiscitis associated with oesophageal perforation: a rare complication after anterior cervical fusion. Eur. J. Orthop. Surg. Traumatol. 23(2), 159–163 (2013)
S.M. Kurtz, J.N. Devine, PEEK biomaterials in trauma, orthopedic, and spinal implants. Biomaterials 28(32), 4845–4869 (2007)
S.D. Kuslich, C.L. Ulstrom, S.L. Griffith et al., The Bagby and Kuslich method of lumbar interbody fusion: history, techniques, and 2-year follow-up results of a United States prospective, multicenter trial. Spine 23(11), 1267–1278 (1998)
R. Ma, T. Tang, Current Strategies to Improve the Bioactivity of PEEK. Int. J. Mol. Sci. 15(4), 5426–5445 (2014)
A. Nouri, L. Tetreault, A. Singh et al., Degenerative cervical myelopathy: epidemiology, genetics, and pathogenesis. Spine 40(12), E675–E693 (2015)
M.H. Pelletier, N. Cordaro, V.M. Punjabi et al., PEEK Versus Ti Interbody Fusion Devices: Resultant Fusion, Bone Apposition, Initial and 26-Week Biomechanics. Clinic. Spine. Surg. 29(4), E208 (2016)
A.L. Rosa, M.M. Beloti, Effect of cpTi surface roughness on human bone marrow cell attachment, proliferation, and differentiation. Braz. Dent. J. 14(1), 16–21 (2003)
A.J. Schoenfeld, A.A. George, J.O. Bader et al., Incidence and epidemiology of cervical radiculopathy in the United States military: 2000 to 2009. J. Spinal. Disord. Tech. 25(1), 17 (2012)
M.L.R. Schwarz, M. Kowarsch, S. Rose et al., Effect of surface roughness, porosity, and a resorbable calcium phosphate coating on osseointegration of titanium in a minipig model. J. Biomed. Mater. Res., Part A 89A(3), 667–678 (2010)
Y.C. Shin, K.M. Pang, D.W. Han et al., Enhanced osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells on Ti surfaces with electrochemical nanopattern formation. Mater. Sci. Eng., C 99, 1174–1181 (2019)
G.S. Stein, J.B. Lian, T.A. Owen, Relationship of cell growth to the regulation of tissue-specific gene expression during osteoblast differentiation. FASEB J. 4(13), 3111–3123 (1990)
F. Tan, M. Naciri, D. Dowling et al., In vitro and in vivo bioactivity of CoBlast hydroxyapatite coating and the effect of impaction on its osteoconductivity. Biotechnol. Adv. 30(1), 352–362 (2012)
J.M. Toth, M. Wang, B.T. Estes et al., Polyetheretherketone as a biomaterial for spinal applications. Biomaterials 27(3), 324–334 (2006)
W.R. Walsh, N. Bertollo, C. Christou et al., Plasma-sprayed titanium coating to polyetheretherketone improves the bone-implant interface. The Spine Journal 15(5), 1041–1049 (2015)
A. Wennerberg, T. Albrektsson, Effects of titanium surface topography on bone integration: a systematic review. Clin. Oral Implant Res. 20, 172–184 (2009)
B. Wiedenhöfer, J. Nacke, M. Stephan et al., Is Total Disk Replacement a Cost-effective Treatment for Cervical Degenerative Disk Disease? Clin. Spine Surg. 30(5), E530–E534 (2017)
G.M. Wu, W.D. Hsiao, S.F. Kung, Investigation of hydroxyapatite coated polyether ether ketone composites by gas plasma sprays. Surf. Coat. Technol. 203(17), 2755–2758 (2009)
J.J. Yang, C.H. Yu, B.S. Chang et al., Subsidence and nonunion after anterior cervical interbody fusion using a stand-alone polyetheretherketone (PEEK) cage. Clin. Orthop. Surg. 3(1), 16–23 (2011)
C. Yao, D. Storey, T.J. Webster, Nanostructured metal coatings on polymers increase osteoblast attachment. Int. J. Nanomed. 2(3), 487–492 (2007)
C. Zhu, M. He, L. Mao et al., Titanium-interlayer mediated hydroxyapatite coating on polyetheretherketone: a prospective study in patients with single-level cervical degenerative disc disease. J. Transl. Med. 19(1), (2021)