Name: a reliable and reproducible critical-sized segmental femoral defect model in rats stabilized with a custom external fixator
Uploaded: 2019-03-24T15:00:00
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Questo lavoro è stato supportato da un Grant attrezzature NIH 1S10OD023676-01 supporto aggiuntivo fornito attraverso reparti di Ortopedia e riabilitazione dell'Università del Wisconsin e la facoltà di medicina e sanità pubblica. Vogliamo riconoscere la UW Carbone Cancer Center Support Grant P30 CA014520 e uso del loro piccolo Animal Imaging Facility, nonché NIH Training Grant 5T35OD011078-08 per il supporto di H. Martin. Ringraziamo anche Michael e Mary Sue Shannon per il loro supporto del partenariato rigenerazione muscolo-scheletrico.

I ratti utilizzati in questo studio ha ricevuto la cura quotidiana conformemente agli orientamenti AVMA per l'eutanasia degli animali: 2013 edizione16. Il Comitato di impiego presso l'Università di Wisconsin-Madison e istituzionali Animal Care valutato e approvato questo protocollo sperimentale prima di inizio del progetto.
1. gli animali
<ol><li>Utilizzare i ratti maschii di Sprague-Dawley nazionali pesa circa 350 g.</li>
</ol>2. preparazione d...

<ol>
	<li>Filipowska, J., Tomaszewski, K. A., Nied&#378;wiedzki, &. #. 3. 2. 1. ;., Walocha, J. A., Nied&#378;wiedzki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+vasculature+in+bone+development,+regeneration+and+proper+systemic+functioning.">The role of vasculature in bone development, regeneration and proper systemic functioning.</a> Angiogenesis. 20 (3), 291-302 (2017).</li><li>Charalambous, C. P., Akimau, P., Wilkes, R. 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E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Successful+limb+salvage+using+the+two-staged+technique+with+internal+fixation+after+osteodistraction+in+an+effort+to+treat+large+segmental+bone+defects+in+the+lower+extremity.">Successful limb salvage using the two-staged technique with internal fixation after osteodistraction in an effort to treat large segmental bone defects in the lower extremity.</a> Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 132 (19), 1399-1405 (2012).</li><li>Fragomen, A. T., Rozbruch, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanics+of+external+fixation.">The mechanics of external fixation.</a> The Musculoskeletal Journal of Hospital for Special Surgery. 3 (1), 13-29 (2007).</li><li>O&#8217;Toole, R. 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A., Gerstenfeld, L. 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(92), (2014).</li><li>Betz, O. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+percutaneous+gene+delivery+to+enhance+healing+of+segmental+bone+defects.">Direct percutaneous gene delivery to enhance healing of segmental bone defects.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 88 (2), 355-365 (2006).</li><li>Fang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulation+of+new+bone+formation+by+direct+transfer+of+osteogenic+plasmid+genes.">Stimulation of new bone formation by direct transfer of osteogenic plasmid genes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (12), 5753-5758 (1996).</li><li>Kaspar, K., Schell, H., Toben, D., Matziolis, G., Bail, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+easily+reproducible+and+biomechanically+standardized+model+to+investigate+bone+healing+in+rats,+using+external+fixation.">An easily reproducible and biomechanically standardized model to investigate bone healing in rats, using external fixation.</a> Biomedizinische Technik. 52 (6), 383-390 (2007).</li><li>Leary, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AVMA+guidelines+for+the+euthanasia+of+animals:+2013+edition.">AVMA guidelines for the euthanasia of animals: 2013 edition.</a> American Veterinary Medical Association. , (2013).</li><li>McKay, W. F., Peckham, S. M., Badura, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+clinical+review+of+recombinant+human+bone+morphogenetic+protein-2+(INFUSE+Bone+Graft).">A comprehensive clinical review of recombinant human bone morphogenetic protein-2 (INFUSE Bone Graft).</a> International Orthopaedics. 31 (6), 729-734 (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Living lmage Software. , (2006).</li><li>Bassett, J. H. D., Van Der Spek, A., Gogakos, A., Williams, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+X-ray+imaging+of+rodent+bone+by+faxitron.">Quantitative X-ray imaging of rodent bone by faxitron.</a> Methods in Molecular Biology. , 499-506 (2012).</li><li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+animal+bone+healing+models:+Standards,+tips,+and+pitfalls+results+of+a+consensus+meeting.">Small animal bone healing models: Standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting.</a> Bone. 49 (4), 591-599 (2011).</li><li>Lieberman, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+regional+gene+therapy+with+bone+morphogenetic+protein-2-producing+bone-marrow+cells+on+the+repair+of+segmental+femoral+defects+in+rats.">The effect of regional gene therapy with bone morphogenetic protein-2-producing bone-marrow cells on the repair of segmental femoral defects in rats.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 81 (7), 905-917 (1999).</li><li>Tsuchida, H., Hashimoto, J., Crawford, E., Manske, P., Lou, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineered+allogeneic+mesenchymal+stem+cells+repair+femoral+segmental+defect+in+rats.">Engineered allogeneic mesenchymal stem cells repair femoral segmental defect in rats.</a> Journal of Orthopaedic Research. 21 (1), 44-53 (2003).</li><li>Jiang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+standardized+massive+bone+defect+model+in+rats+employing+an+internal+eight-hole+stainless+steel+plate+for+bone+tissue+engineering.">Novel standardized massive bone defect model in rats employing an internal eight-hole stainless steel plate for bone tissue engineering.</a> Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 12 (4), 2162-2171 (2018).</li><li>Baltzer, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+enhancement+of+fracture+repair:+Healing+of+an+experimental+segmental+defect+by+adenoviral+transfer+of+the+BMP-2+gene.">Genetic enhancement of fracture repair: Healing of an experimental segmental defect by adenoviral transfer of the BMP-2 gene.</a> Gene Therapy. 7 (9), 734-739 (2000).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+defect+animal+models+for+testing+efficacy+of+bone+substitute+biomaterials.">Bone defect animal models for testing efficacy of bone substitute biomaterials.</a> Journal of Orthopaedic Translation. 3 (3), 95-104 (2015).</li></ol>

Piccoli modelli animali di lesioni ortopediche quali fratture ossee completa attivare ricerca che Esplora i meccanismi di osteogenesi e di valutare il potenziale terapeutico di biomateriali20. Questo studio presenta un topo difetto segmentale modello stabilizzato da un fixator esterno personalizzato che un team lab e ingegneria biomedica può facilmente riprodurre per ulteriori studi di portante osteosynthetic riparazione ossea.
Gli studi precedenti usando comunemente d...

Chirurgia ortopedica traumatologica si concentra sul trattamento di una vasta gamma di fratture complesse. Critica diafisarie segmentale difetti hanno dimostrato difficili da trattare clinicamente a causa la diminuita capacità rigenerativa del muscolo circostante e periostio, nonché il fallimento di localizzato l'angiogenesi1. Tecniche di trattamento moderno includono fissaggio operatorio con l'innesto dell'osso, in ritardo l'innesto dell'osso (Masquelet), trasporto di osso, fusione o amputazione2,3,4. Nella maggior parte dei pazienti che presentano una funzione ambulatoria conservato dopo il loro trauma, con ben funzionanti distale degli arti, salvataggio dell'arto è chiaramente un migliore trattamento opzione5. Questi trattamenti di salvataggio spesso richiedono interventi chirurgici in fasi sopra un corso del trattamento a lungo. Alcuni autori hanno suggerito che la fissazione esterna è superiore rispetto alla superficie di fissazione interna per queste applicazioni a causa del danno in diminuzione del tessuto durante l'impianto, è diminuito impiantata e maggiore regolabilità postoperatoria del il fixator6. Tuttavia, una prova controllata randomizzata futura è attualmente in corso per aiutare a chiarire questa polemica interna versus fissazione esterna in gravi fratture aperte della tibia7. Purtroppo, con qualsiasi trattamento selezionato, significativi tassi di complicazione e fallimento persistono8,9. Con uno dei due metodi di trattamento, rispetto alla perdita segmentale dell'osso, il chirurgo deve vedersela con difetti segmentali della diafisi che presentano sfide significative. Correzioni di difetti segmentali devono massimizzare la stabilizzazione dell'osso e contemporaneamente migliorare il processo osteogenico10,11.
A causa dell'importanza clinica, eppure il volume più basso, di dimensioni critiche della diafisi difetti segmentali, un modello animale efficace, riproducibile è necessario abilitare gruppi di ricerca per far avanzare di tecniche di trattamento e, in definitiva, migliorare gli esiti clinici. I ricercatori hanno bisogno di studiare in vivo meccanismi di guarigione fisiologici in un modello animale mammifero. Mentre tali modelli di fissazione esterna già esistono12,13,14,15, speriamo di fornire un metodo più affidabile per non-unioni negli animali non trattati, diminuzione dei costi attraverso la scelta di Affordable fixator materiali e struttura un semplice protocollo chirurgico per l'applicazione facile per gli studi futuri. L'obiettivo primario del presente protocollo è quello di stabilire un modello affidabile e riproducibile di un difetto critico della diafisi in ratti. La procedura è stata valutata valutando la stabilizzazione e l'osso che guarisce in femori di ratto per 12 settimane. Gli obiettivi secondari inclusi: facendo un modello accessibile come costo efficace possibile, semplificando l'approccio chirurgico e la stabilizzazione e garantendo etico cura degli animali. Gli autori e il team di ricerca ha condotto esperimenti preliminari con una gamma di diversi biomateriali e potenziali terapie rigenerative per migliorare la guarigione in questo difetto segmentale.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% Sterile Saline</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>2F7124</td>
			<td>Used for irrigating wound and rehydration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10% Iodine/Povidone</td>
			<td>Carefusion</td>
			<td>1215016</td>
			<td>Used to prep skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10% Neutral Buffered Formalin</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89370094</td>
			<td>Used as fixative</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1mm non-threaded kirschner wire</td>
			<td>DePuy Synthes</td>
			<td>VW1003.15</td>
			<td>Sterilized, used for the most proximal pin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1mm threaded kirschner wire</td>
			<td>DePuy Synthes</td>
			<td>VW1005.15</td>
			<td>Sterilized, used for the 3 most distal pin slots</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2x2 gauze</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>4006130</td>
			<td>Sterilized, used to prep skin and absorb blood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 Vicryl Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>4015304</td>
			<td>Used to close muscle and skin layers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-40 x 0.25&#34;,18-8 stainless steel button head cap screws</td>
			<td>Generic</td>
			<td></td>
			<td>External fixator assembly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4200 Cordless Driver</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-4200</td>
			<td>Used to drill kirschner wires</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4x4 gauze</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>1219158</td>
			<td>Sterilized, used to absorb blood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70 % Ethanol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Used to prep skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baytril</td>
			<td>Bayer Healthcare LLC, Animal health division</td>
			<td>312.10010.3</td>
			<td>Added to water as an antibiotic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cefazolin</td>
			<td>Hikma Pharmaceuticals</td>
			<td>8917156</td>
			<td>Pre-op antibiotic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CleanCap Gaussia Luciferase mRNA (5moU)</td>
			<td>TriLink Biotechnologies</td>
			<td>L-7205</td>
			<td>Modified mRNA encoding for Gaussia Luciferase, keep on ice during use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coelenterazine native</td>
			<td>NanoLight Technology</td>
			<td>303</td>
			<td>Substrate for Guassia Luciferase, used to assess luciferase activity in vivo</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double antibiotic ointment</td>
			<td>Johnson &#38; Johnson consumer Inc</td>
			<td>8975432</td>
			<td>Applied to pin sites post-op as wound care</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual Cut Microblade</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>5400-003-410</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylenediamine Tetraacetic Acid (EDTA)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP120-500</td>
			<td>Used to decalcify bone to prep for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extended Release Buprenorphine</td>
			<td>ZooPharm</td>
			<td></td>
			<td>Used as 3 day pain relief</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fenestrated drapes</td>
			<td>3M</td>
			<td>1204025</td>
			<td>Used to establish sterile field</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handpiece cord for TPS</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-5100-4N</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating pad</td>
			<td>K&#38;H Pet Products</td>
			<td>121239</td>
			<td>Rat body temperature maintenance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexagonal head screwdriver</td>
			<td>Wiha</td>
			<td>263/1/16 &#34; X 50</td>
			<td>External fixator tightening</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Induction chamber</td>
			<td>Generic</td>
			<td></td>
			<td>Anesthesia for rats</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infuse collagen sponge with recombinant human Bone Morphogenic Protein-2</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>7510200</td>
			<td>Clinically relevant treatment used as positive control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Clipper</td>
			<td>10250</td>
			<td>Anesthesia for rats</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IVIS</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>124262</td>
			<td>Bioluminescence imaging modality</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jig</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
			<td>Used to place bicortical pins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipofectamine MessengerMAX</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>LMRNA003</td>
			<td>mRNA complexing agent that enables mRNA delivery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensorcaine-MPF (Bupivicane (0.25%) and Epinephrine (1:200,000))</td>
			<td>APP Pharmaceuticals, LLC</td>
			<td>NDC 63323-468-37</td>
			<td>Applied to surgical site for pain relief and vasoconstriction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile water</td>
			<td>Hospira</td>
			<td>8904653</td>
			<td>Used as solvent for cefazolin powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium external fixator plates</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
			<td>Prepared in house with scrap titanium and milling machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Total Performance System (TPS) Console</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-5100-1</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TPS MicroSaggital Saw</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-5100-34</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafocus Faxitron with DXA</td>
			<td>Faxitron</td>
			<td></td>
			<td>High resolution radiographic imaging modality</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uniprim rat diet</td>
			<td>Envigo</td>
			<td>TD.06596</td>
			<td>Medicated rat diet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal Handswitch for TPS</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-5100-9</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vetbond Tissue Adhesive</td>
			<td>3M</td>
			<td>1469</td>
			<td>Skin closure</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a reliable and reproducible critical-sized segmental femoral defect model in rats stabilized with a custom external fixator

Ricerca ortopedica si basa pesantemente su modelli animali per lo studio dei meccanismi dell'osso che guarisce in vivo , nonché di studiare le nuove tecniche di trattamento. Critica e medie difetti segmentali sono difficili da trattare clinicamente, e gli sforzi di ricerca potrebbero beneficiare di un affidabile, ambulatorio modello piccolo animale di un difetto segmentale femorale. In questo studio, presentiamo un protocollo chirurgico ottimizzato per la creazione di costante e riproducibile di un difetto della diafisi critico di 5 mm in un femore di ratto stabilizzato con un fixator esterno. L'ostectomia della diafisi è stato effettuato usando una maschera personalizzata per posizionare i 4 fili di Kirschner bicortically, che sono stati stabilizzati con un dispositivo adattato fixator esterno. Una sega oscillante dell'osso è stata utilizzata per creare il difetto. O una spugna di collagene da solo o una spugna di collagene con rhBMP-2 è stata impiantata nel difetto, e la guarigione ossea è stata monitorata per 12 settimane con le radiografie. Dopo 12 settimane, i ratti sono stati sacrificati, e l'analisi istologica è stata effettuata sul controllo asportato e trattati femori. I difetti ossei contenenti solo spugna di collagene provocato non-Unione, mentre rhBMP-2 trattamento ha reso la formazione di un rimodellamento dell'osso periostale insensibile e nuovo. Fissazione di animali ben recuperata dopo l'impianto ed esterna ha avuto successo nella stabilizzazione dei difetti femorali per 12 settimane. Questo modello semplificato chirurgico potrebbe essere applicato facilmente per studiare la guarigione ossea e testare nuovi biomateriali ortopedici e terapie rigenerative in vivo.

Gli ambulatori sono stati effettuati in circa un'ora da un chirurgo con l'aiuto di un assistente. Dopo l'ottimizzazione chirurgica, complicazioni intra - e postoperatorie sono stati notevolmente ridotti al minimo e utilizzano dell'apparato jig assicurata dimensione consistente (5 x 3 x 3 mm) e la localizzazione dei difetti femorali. Ratti sono stati ambulatorio immediatamente dopo il recupero dall'anestesia e non sembrano avere alcun alterato pattern comportamentali; loro andatura non era...

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A Reliable and Reproducible Critical-Sized Segmental Femoral Defect Model in Rats Stabilized with a Custom External Fixator

Modelli di mammiferi in vivo di difetti ossei critici dimensioni sono essenziali per i ricercatori che studiano i meccanismi di guarigione e terapie ortopediche. Qui, presentiamo un protocollo per la creazione di difetti riproducibile, segmentale, femorale in ratti stabilizzati con fissatore esterno.

Un modello affidabile e riproducibile critiche medie femorale difetto segmentale in ratti stabilizzato con un Fixator esterno personalizzato

Orthopedic research relies heavily on animal models to study mechanisms of bone healing in vivo as well as investigate the new treatment techniques. ...

Questo protocollo chirurgico utilizza un modello di difetto segmentale fisso esternamente coerente e riproducibile per valutare i meccanismi di guarigione dell'osso e l'uso di potenziali terapie rigenerative. Abbiamo semplificato un intervento chirurgico impegnativo per la creazione e la stabilizzazione di un modello segmentale di difetti ossei accessibile ed economico pur rimanendo appropriati per studi di guarigione longitudinale. Questa tecnica è particolarmente traducibile al trattamento di difetti ossei diafisali traumatici di dimensioni critiche che possono beneficiare della stabilizzazione con fissazione esterna, sebbene il modello richieda ulteriori studi.Per evitare una frattura durante la perforazione dei perni, utilizzare rotazioni elevate al minuto e una bassa pressione per forare la corteccia laterale, quindi diminuire le rotazioni al minuto per avanzare. Dopo aver preparato l'impalcatura da un kit di innesto osseo del tubo proteico morfogenetico osseo, secondo le istruzioni del produttore, utilizzare forbici sterili e un righello sterile per tagliare la spugna di collagene per adattarsi a un difetto di cinque per tre per tre millimetri. Quindi utilizzare una siringa per distribuire uniformemente la soluzione di proteina morfogenetica ossea-2 sulla superficie della spugna, fino a quando l'intero volume della soluzione non viene assorbito.Successivamente, radere l'area intorno alla gamba posteriore di un ratto anestetizzato usando la tredicesima costola, la zampa posteriore e le mezze linee dorsali e ventrali come margini, seguita da quattro scrub alternati sequenziali della pelle esposta con garza sterile imbevuta di 10%povidone-iodio e 70% di etanolo. Per indurre il difetto femorale, estendere la gamba rasata attraverso un drappo appiccicoso chiaro fenestrato e coprire la panca chirurgica in asciugamani sterili per creare un campo sterile. Palpare il femore e utilizzare una lama numero 15 per creare un'incisione anterolaterale attraverso la pelle che si estende dalla rotula al trochanter maggiore al femore prossimale.Incidere con cura la fascia laterale della gamba lungo il setto intermuscolare per separare il muscolo vastus lateralis del quadricipite anterioremente dai tendini del ginocchio posteriormente fino a quando il femore laterale non viene esposto. Mantenendo una lama bisturi numero 15 parallela al contorno della superficie ossea, tagliare delicatamente il muscolo lontano dall'osso sottostante per eseguire un'attenta dissezione circonferenziale dei tessuti molli atraumatica e iniziare sulla superficie laterale, esporre il femore alla sua diafisi media. Utilizzare un ascensore periosteale per sollevare il muscolo dall'osso esposto mentre viene sezionato e procedere intorno all'albero femorale fino a quando da sette a 10 millilitri di diafisi centrale sono stati liberati dai tessuti molli su tutti i lati.Quindi, posizionare un perno appena a livello dell'epicondile laterale, seguito dal posizionamento di una giga a filo al femore distale laterale, e inserire un filo kirschner con punta filettata di un millimetro. Successivamente, mantenendo la posizione della giga sull'osso, identificare dove il perno più prossimale entrerà nell'osso in base ai fori di giga. Incidere con cura parallelamente alle fibre del tendine gluteo secondo necessità per creare un piccolo spazio nel tessuto per far passare il perno prossimale, riducendo al minimo i danni iatrogeni al tendine.Forare un k-wire non filettato di un millimetro nello spazio e confrontare l'altezza del perno forato con il perno sciolto per confermare che il perno innestare entrambe le cortici. Mantenere la posizione della giga a contatto con l'osso e praticare due k-wire filettati di un millimetro, uno su entrambi i lati del futuro sito dei difetti, assicurando che i perni innescheranno entrambe le cortici e posizionare il livello della barra del fissatore esterno di un centimetro sopra la pelle. Avvitare saldamente, bloccando la barra in posizione e ritagliare le lunghezze dei perni in eccesso.Posizionare un piccolo retrattore curvo attorno al femore anteriore e posteriore per proteggere il fascio di tessuti molli, muscoli e neurovascolari circostante e utilizzare una lama oscillante sagittale di circa cinque millimetri e luce, anche pressione, per creare con molta attenzione un difetto segmentale di cinque millimetri attraverso la lama oscillante media. Lavare la ferita con 10 millilitri dello 0,9% di soluzione salina normale dopo aver creato il difetto e somministrare 0,1 millilitri dello 0,25% di bupivacaina con epinefrina alla ferita come analgesico e vasocostrittore. Inserire l'impalcatura della spugna imbevuta di proteina morfogenetica ossea-2 nel difetto e utilizzare una sutura assorbibile 4-0 nel semplice modello interrotto per chiudere il piano muscolare.Quindi chiudere lo strato cutaneo usando una sutura assorbibile 4-0 in un modello sottocuticolare in esecuzione, quindi incollare la pelle per chiudere eventuali spazi intorno ai perni sporgenti e ottenere immediatamente un'immagine radiografica anteriore-posteriore del femore e quattro e 12 settimane dopo l'intervento chirurgico. Difetti di controllo negativi contenenti solo una spugna di collagene non mostrano alcuna prova di osteogenesi ponte tra i bordi ossei prossimali e distali. Una piccola quantità di nuovo rimodellamento osseo può essere vista direttamente adiacente al bordo del femore tagliato, mentre il difetto stesso mostra una mancanza di materiale osseo, la presenza di cartilagine e un certo ematoma residuo.I difetti contenenti la spugna imbevuta di proteina morfogenetica ossea-2 dimostrano una significativa guarigione ossea già quattro settimane dopo l'intervento chirurgico, come evidenziato dal ponte indifeso radiopasco attraverso il difetto. Entro 12 settimane, si è formata una nuova deposizione minerale significativa in tutto il difetto. Un nuovo osso periosteale significativo può essere osservato nel indivoro che si estende dal bordo del femore tagliato e le spicule dell'osso tessuto e lamellare si sono sviluppate in tutto il difetto.Inoltre, la deposizione di cartilagine non è vista. L'imaging tramite In Vivo Imaging System dopo la rimozione del fissatore esterno consente la visualizzazione delle cellule trasfette bioluminescenti all'interno del difetto. Ad esempio, le cellule nella cavità midollare luminescenza dopo la trasfezione con codifica mRNA complessa per Gaussia luciferasi, e potrebbero essere utilizzate per misurare i cambiamenti biologici nell'espressione di un gene o proteina di interesse durante il processo di guarigione.Il posizionamento dei pin è importante per garantire una fissazione esterna stabile e duratura. I perni devono essere direttamente perpendicolari al femore e paralleli l'uno all'altro, per ridurre al minimo la rottura e l'infezione. Utilizzando questo modello, i meccanismi biologici, come specifiche espressioni proteiche, possono essere monitorati per comprendere meglio la guarigione e diversi biomateriali o terapie dell'impalcatura possono anche essere testati per l'efficacia terapeutica.Speriamo che questa tecnica consenta ai futuri ricercatori di studiare in modo più efficiente ed efficace la guarigione ortopedica con fissazione esterna in modo che i loro risultati possano essere tradotti in migliori successi clinici. Evitare di inalare gas anestetici, indossare dispositivi di protezione individuale adeguati durante la manipolazione di formalina ed EDTA e fare attenzione quando si maneggiano strumenti chirurgici, in particolare il trapano e la sega ossea oscillante.

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