大鼠胫骨糖尿病和骨质疏松症模型的外科骨植入技术

摘要

在大鼠模型中放置植入物是临床研究的重要实验程序。本研究提出了一种将钛植入物植入糖尿病和骨质疏松症大鼠模型的胫骨的综合手术方案。

摘要

长期以来，大鼠一直是种植牙和骨科中有价值的动物模型，特别是在研究生物材料和骨组织之间的相互作用方面。大鼠的胫骨经常被选择，因为它很容易通过薄组织层（皮肤和肌肉）进行手术进入，并且其内侧面部的形状平坦，便于手术插入骨内装置。此外，该模型能够诱导特定疾病，模拟各种临床条件，以评估对不同植入物条件（如几何形状、表面纹理或生物线索）的生物反应。然而，尽管具有坚固的皮质结构，但某些骨内装置可能需要调整设计和尺寸才能成功植入。因此，建立标准化的手术方法来操作植入区域的软组织和硬组织对于确保正确放置种植体或螺钉装置至关重要，尤其是在种植牙和骨科等领域。这项研究包括 80 只 Sprague Dawley 大鼠，根据它们各自的疾病分为两组：第 1 组骨质疏松症和第 2 组 2 型糖尿病。在 4 周和 12 周时进行植入，由同一位外科医生遵循一致的手术技术。观察到积极的生物学反应，表明放置的所有植入物都完全骨结合。这些结果验证了手术方案的成功，该方案可以复制到其他研究中，并作为生物材料界的基准。值得注意的是，两种疾病模型的骨整合值在 4 周和 12 周都保持稳定，表明植入物随着时间的推移而持久整合，并强调早在 4 周就建立亲密骨连接。

引言

通常选择大鼠作为实验对象是因为与大型动物模型相比，它们易于繁殖且相对便宜。新程序的出现，例如骨质疏松症或糖尿病等疾病的可靠繁殖，使该模型特别适用于分析治疗的潜在用途和/或疾病对药物和手术装置或程序的生物反应的影响 ^1,2。

大鼠的骨量增加主要发生在出生后的前 6 个月，尽管一些研究人员认为，长骨至少会持续生长一年，并且长度会逐渐增加¹。随着年龄的增长，会出现从建模到重塑的过渡，这并不是在所有情况下都平等地发生在整个骨骼^{中 2}。雌性 Sprague Dawley 大鼠的生长速度比雄性大鼠慢，体重达到的峰值比雄性大鼠低¹。大鼠的持续骨伸长和不同的骨重塑动力学是解决人类健康问题时必须考虑的因素;然而，目前还没有找到任何实验研究表明大鼠骨骼终生发育或该物种无法重塑骨骼¹。 如果实验在 10 个月大左右开始，由于这种纵向骨骼生长，距离胫骨生长板至少 1 毫米的边缘应保持完整，这是种植牙研究中要考虑的问题²。激素也是骨骼研究的一个关键参数，因为在 8 ....

研究方案

所有实验程序均按照西班牙法律（第 53/2013 号皇家法令）和加泰罗尼亚政府法规（第 214/97 号法令）实施的欧洲共同体保护科学用途动物指南（指令 2010/63/EU）进行。所有动物程序和处理的伦理批准均已获得 Vall D'Hebron Institut de Recerca 动物实验伦理委员会（注册号 72/18 CEEA）的批准。对于骨质疏松模型，使用平均体重为 484 g、平均年龄为 12 周的雌性 Sprague Dawley 大鼠。至于糖尿病模型，采用了平均体重为 730 克、平均年龄为 12 周的转基因雌性雌性 BBDR（生物育种糖尿病抵抗力）大鼠。所有动物均来自商业供应商。 材料表中列出了研究中使用的动物、试剂和设备的具体细节。

1. 动物的麻醉/药理和准备

1. 在手术开始前 10-15 分钟通过皮下注射使用 0.05 mg/kg 的丁丙诺啡和 2 mg/kg 的美洛昔康进行术前镇痛。
2. 使用吸入异氟醚进行术中麻醉：诱导期间以 5% 的新鲜空气开始，并保持在 3%。在大鼠室中诱导麻醉，并在手术过程中以锥形鼻适应维持异氟醚供应。

2. 手术准备

1. 使用直肠探针测量麻醉动....

结果

手术阶段
值得一提的是，由于诱发的疾病，本研究中使用的两种动物模型都存在一定的限制。这些关于硬组织和软组织操作的限制在外科手术过程中得到反映。

在糖尿病模型中，大鼠更大，因此在外科手术过程中难以稳定腿部。这增加了手术时间，从而增加了麻醉时间，这需要更长的恢复时间，因此在术后需要更加警惕。

讨论

尽管大鼠是研究骨结合的广泛使用的模型，但定义和描述一种可重复的手术技术以充分放置植入物非常重要。这种技术可以作为科学界的指南。此外，某些疾病（如骨质疏松症和糖尿病）会改变骨骼代谢，这一事实意味着对正确设计外科手术的更强烈需求。与其他动物模型相比，大鼠具有优势，因为它表现出骨质疏松症（自发性和低影响性骨折）和糖尿病以及饮食诱导的.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
22 G needles+A2:C30	Terumo	NN-2238R
4/0 monofilament synthetic resorbable suture	Braun ( MonoSyn)
5 mL, 10 mL syringes	Braun	4617100V-02 4606051V
Adson forceps	Antão Medical	Ref: A586
BBDR ( Biobreeding Diabetes Resistant ) Sprague Dawley Rats	Janvier Labs
Betadine	Mylan
Buprecare	Animalcare (UK)
Castroviejo Caliper 0-40 mm 15 cm angled	UL AMIN Industries
Castroviejo Needle Holder	Antão Medical	Ref: AM1702
Dental surgery scissors curved and straight	Antão Medical	AMA603 / AMA600
Electric shaver	Oster Pro 3000i	34264482227
Extra Fine Graefe Forceps	F.S.T	Ref: 11150-10
Gauze pads	COVIDIEN	441001
Glucometer	Menarini (Italy)
Helicoidal Drill / OSTEO-PIN DRILL Ø1.6 mm	soadco	Ref. OS-8001
Implants / SCREW OSTEO-PIN Ø1.8 x 2.0 mm	soadco	Ref. OS-3
Isoflo	Le Vet Pharma (Netherlands)
Lance pilot drill / Lanceolate Drill (DS)	soadco	Ref. 10 02 01 T
Latex gloves - Surgical gloves sterile	Hartmann	Ref: 9426495
Lucas Surgical Curette	Antão Medical	Ref: AMA940-3
Metacam	Boehringer Ingelheim(Germany)
Micro forceps straight	nopa	Ref: AB 542/12
Micro-CT scan( Quantum Fx microCT )	Perkin Elmer (US)
Osteoporotic Sprague Dawley females Rats	Janvier Labs
Periosteal elevator -  Molt 2-4	Antão Medical	Ref: A1564
Physiologic solution for Irrigation	Hygitech	Ref:10238
Scalpel Blade Carbon Steel 15C	Razor Med	Ref: 02846
Sterile Gauze Swabs	Alledental	Ref: 270712
Sterile Irrigation system	Hygitech	Ref:HY1-110001D
Sterile towels (1 piece per animal)	Dinarex	4410
Surgical contra-angle handpiece	W&H	Ref: WS-75 LED G
Surgical contra-angle handpiece	W&H	SN 08877
Surgical contra-angle handpiece	W&H	SN 01309
Surgical Electric Motor	WH Implantmed Type: SI-1023	Ref: 30288000
Surgical scalpel handle	AsaDental	Ref: 0350-3
Towel clamps	Xelpov surgical	AF-773-11
Ultrasonic device	J.P. Selecta, Abrera, Spain