Microscopic morphology observation of fracture healing process promoted by panax notoginseng saponins / Observación microscópica de la morfología del proceso de curación de fracturas promovida por panax notoginseng saponins

SUMMARY: The aim of this study was to explore promoting effect of external applying Panax Notoginseng Saponins (PNS) on fractures. For this analysis 18 New Zealand male rabbits were divided into control group, splintage group and PNS group. All rabbits were performed left radius fractures and natural healing, splintage healing and splintage coated with PNS healing. 2 rabbits in each group were sacrificed on day 14, day 28 and day 42 after surgery, separately. Atomic force microscope scanning and nanoindentation tests were performed on the callus sections. The particle size and roughness in PNS group was both less than that in splintage group. The elastic modulus of callus in PNS group was consistent with normal bone tissue started from day 28 after surgery, two weeks earlier than that in splintage group. PNS could significantly reduce fracture healing time and increase strength of callus.

RESUMEN: El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la aplicación externa de Panax Notoginseng Saponins (PNS) en fracturas óseas. Se usaron 18 conejos machos de raza Nueva Zelanda divididos en grupos control, entablillado y PNS. Se realizaron fracturas del radio izquierdo y cicatrización natural en todos los animales, además de la cicatrización con entablillado y entablillado recubierto con PNS. Se sacrificaron, posterior a la cirugía, dos conejos de cada grupo los día 14, 28 y 42. Se realizaron pruebas de escaneo con microscopio de fuerza atómica y nanoindentación en las secciones de callos. El tamaño de la partícula y la rugosidad en el grupo de PNS fue menor que en el grupo entablillado. El módulo elástico del callo en el grupo de PNS fue consistente con el tejido óseo normal iniciado el día 28 después de la cirugía, dos semanas antes que en el grupo de entablillado. El PNS podría redu- cir significativamente el tiempo de curación de la fractura y aumentar la fuerza del callo.

Enhanced osseointegration of porous titanium scaffold implanted with preload: an experiment study in rabbits / Osteointegración mejorada de malla de titanio poroso implantada con precarga: un estudio experimental en conejos

Porous titanium alloy scaffold was widely used in treating bone defect caused by traumatic injury and osteomyelitis, which was incapable of self-healing. The implantation of scaffold produced stress shielding thereby forming osteolysis. The objective of this study was to analysis trabecular morphological features of osseointegrated bone. 14 New Zealand rabbits were divided into two groups, surgery group and healthy control group. 7 rabbits in surgery group were selected to perform 3D printed porous titanium alloy scaffold implantation surgery with preload at the defect of femoral condyle for osseointegration. The other 7 rabbits in control group were feed free. After 90 days healing, femoral condyles were extracted to perform micro-CT scanning with hydroxyapatite calibration phantom. Mean bone mineral density (BMD), bone volume fraction (BV/TV), BS/TV (bone surface area ratio), Tb.Th (thickness of trabeculae), Tb.N (number of trabeculae), Tb.Sp (trabecular separation) and DA (degree of anisotropy) were calculated from micro-CT images. The results revealed that osseointegration inside and at the surface of scaffolds worked well from grey values of micro-CT images. After 12 weeks healing, mean bone mineral densities (BMD) in surgery group and healthy control group were calculated as 800±20mg/cm3 and 980±90mg/cm3, respectively. This revealed that the strength of trabeculae in surgery group might lower than that in the healthy group. Trabecular morphological parameters test showed that trabecular morphological parameters at the surface of scaffolds in the surgery group deteriorated significantly. It was found from micro-CT images that ingrowth bone was filled with pores of scaffold. Overall, the effect of osseointegration was promoted through the change of mechanical micro-environment in the scaffold region. Overall, preload could improve osseointegration effect in the long-term after surgery. However, the trabecular morphology in the surgery group was deteriorated, which might bring secondary fracture risk again.

La malla de aleación de titanio poroso se usó ampliamente en el tratamiento de defectos óseos causados por lesiones traumáticas y osteomielitis. El implante de la malla generó una protección contra el estrés, formando así osteolisis. El objetivo de este estudio fue analizar las características morfológicas trabeculares del hueso osteointegrado. Se dividieron 14 conejos (Neozelandeses) en dos grupos, grupo cirugía y grupo control saludable. Se seleccionaron 7 conejos en el grupo de cirugía para realizar una implantación de mallas de aleación de titanio poroso, impresas en 3D con precarga en el defecto del cóndilo femoral para la osteointegración. Los 7 conejos restantes del grupo control se mantuvieron sin alimentación. Después de 90 días de curación, se extrajeron los cóndilos femorales para realizar una exploración por micro-CT con un espectro de calibración de hidroxiapatita. Se calcularon a partir de imágenes de micro-CTDensidad mineral ósea media (DMO), fracción de volumen óseo (BV / TV), BS / TV (relación de área de superficie ósea), Tb.Th (espesor de trabéculas), Tb.N (número de trabéculas), Tb.Sp (trabecular separación) y DA (grado de anisotropía). Los resultados revelaron que la osteointegración dentro y en la superficie de los andamios funcionó bien a partir de los valores grises de las imágenes de micro-CT. Después de 12 semanas de curación, las densidades medias de minerales óseos (DMO) en el grupo cirugía y en el grupo control sano se calcularon como 800 ± 20 mg/cm3 y 980 ± 90 mg/cm3, respectivamente. Esto reveló que la fuerza de las trabéculas en el grupo de cirugía podría ser menor que la del grupo sano. La prueba de parámetros morfológicos trabeculares mostró que en el grupo de cirugía, la superficie de las mallas, se deterioraron significativamente. Se descubrió a partir de imágenes de microCT que el hueso en crecimiento estaba lleno de poros de andamio. En general, el efecto de la osteointegración se promovió mediante el cambio del microambiente mecánico en la región de la malla. En general, la precarga podría mejorar el efecto de osteointegración a largo plazo después de la cirugía. Sin embargo, la morfología trabecular en el grupo de cirugía se deterioró, lo que podría traer un nuevo riesgo de fractura secundaria.