Osteoconductive and osseointegration properties of a commercial hydroxyapatite compared to a synthetic product

Carlos D. Jaramillo, Jairo A. Rivera, Alejandro Echavarría, Johan O´byrne, Diego Congote, Luis F. Restrepo

Abstract


Summary

The effects of two types of hydroxylapatite on bone synthesis and properties were evaluated. An osteoconductive resorbable hydroxyapatite (OseoU), synthesized at two different temperatures of calcination (Type A and Type B) was compared with a commercial mixture of hydroxyapatite (Osteogen®), commonly used in several surgical procedures involving bone loss. The synthesis was performed in the laboratories of the University of Antioquia by precipitating a mixture of calcium nitrate and ammonium phosphate. The products obtained and the commercial hydroxyapatite were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X- ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and energy dispersive spectroscopy (EDS). Osteoconductive and osseointegration characteristics were measured according to the products ability to induce local cell differentiation into bone forming cells. These characteristics were evaluated in hydroxyapatite implants performed in 70 New Zealand breed rabbits distributed into seven groups of 10 animals each, tested at 7, 14, 21, 28, 42, 60 and 90 days after the surgical procedure. seven groups of 10 animals each, tested at 7, 14, 21, 28, 42, 60 and 90 days after the surgical procedure. The results showed that Osteogen® and OseoU have similar characteristics in terms of crystal structure, chemical composition and adsorption properties, but morphological differences regarding particle shape. The analysis of variance found no statistically significant differences for the histopathological variables evaluated in both hydroxyapatite groups (p > 0.05), indicating that the hydroxyapatites synthesized at the University of Antioquia (OseoU) had the same results as the commercial hydroxyapatite.

Key words: bone regeneration, hydroxyapatite, osteoconduction, osseointegration, synthetic bone substitutes.


Resumen

En el presente artículo se evalúan las propiedades de osteoconducción y osteointegración de una hidroxiapatita reabsorbible (OseoU), procesada a dos temperaturas diferentes de calcinación (Tipo A y Tipo B), con el propósito de compararlas con un preparado comercial de hidroxiapatita (Osteogen®), utilizado para múltiples procedimientos quirúrgicos en los cuales se involucra la pérdida de tejido óseo. La síntesis se realizó en los laboratorios de la Universidad de Antioquia por el método de precipitación acuosa de la mezcla de nitrato de calcio y de fosfato de amonio. Los productos obtenidos y la hidroxiapatita comercial fueron caracterizados por microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia de infrarrojo transformada de Fourier (FTIR) y espectrometría por energía dispersiva (EDS). Las características de osteoconducción y osteointegración fueron medidas de acuerdo a la capacidad de los productos para inducir la diferenciación de células locales a células formadoras de hueso. Dichas características, se evaluaron en implantes de hidroxiapatita realizados en 70 conejos de la raza Nueva Zelanda distribuidos en siete grupos de 10 animales cada uno, evaluados a los 7, 14, 21, 28, 42, 60 y 90 días de efectuado el procedimiento quirúrgico. Los resultados obtenidos demostraron que el OseoU y el Osteogen®, presentaron características similares en cuanto a la estructura cristalina, la composición química y la adsorción, con apreciables diferencias morfológicas con respecto a la forma de las partículas. Al realizar el análisis de varianza no se encontraron diferencias estadísticas significativas para las variables histopatológicas evaluadas en las dos hidroxiapatitas (p>0.05), indicando que las hidroxiapatitas sintetizadas en la Universidad de Antioquia (OseoU) tuvieron el mismo resultado que la hidroxiapatita comercial (Osteogen®) en la osteoconducción y la osteointegración del tejido óseo.

Palabras clave: hidroxiapatita, osteoconducción, osteointegración, regeneración ósea, sustitutos sintéticos de hueso.


Resumo

No presente estudo foram avaliadas as propriedades de ostecondução e osteointegração de uma hidroxiapatita reabsorvivel (OseoU), processada a duas temperaturas de calcinaçao (Tipo A e B), com o propósito de serem comparadas com um produto comercial (Osteogen®), utilizado para múltiples procedimentos cirúrgicos nos quais se envolve a perda do tecido osso. Asíntese foi realizada nos laboratorios da Universidad de Antioquia pelo método de precipitação aquosa da mistura de nitrato de cálcio e fosfato de amônio. Os produtos obtidos e a hidroxiapatita comercial foram caracterizados por microscopia eletrônica de barrido (SEM), difração raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho transformada de Fourier (FTIR) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). As características de osteocondução e osteointegração foram mensuradas de acordo à capacidade dos produtos para induzir a diferenciação das células locais formadoras do osso. Estas características foram avaliadas em implantações de hidroxiapatita realizadas em 70 coelhos da raça Nova Zelândia distribuídos em sete grupos de 10 animais cada um, avaliados aos 7, 14, 21, 28, 42, 60 e 90 dias de efetuado o procedimento cirúrgico. Os resultados obtidos demonstraram que o OseoU e o Osteogen® apresentaram características similares em quanto à estrutura cristalina, a comparação química e à absorção, com apreciáveis diferenças morfológicas com respeito à forma das partículas. Ao realizar as análises de variâncias não foram encontradas diferencias estatísticas significativas para as variáveis histopatológicas avaliadas nas duas hidroxiapatitas (p>0.05), indicando que as hidroxiapatitas sintetizadas na Universidad de Antioquia (OseoU) tiveram o mesmo resultado que a hidroxiapatita comercial (Osteogen®) em osteocondução e osteointegração do tecido ósseo.

Palavras chave: hidroxiapatita, regeneração óssea, substitutos sintéticos para osso.


Keywords


bone regeneration; hydroxyapatite; osteoconduction; osseointegration; synthetic bone substitutes

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Abstract : 371 PDF : 89 HTML : 346

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