Osseointegration of titanium implants anodized with and without fluoride in the electrolyte: a study in rats / Osteo-integración de implantes de titanio anodizado con y sin agregado de fluoruro en el electrolito: estudio en la rata

ABSTRACT

Based on the hypothesis that fluoride acts as a bone anabolic agent, the aim of this study was to measure in rats the osseointegration of implants (grade II titanium wire, 1 mm diameter, 4 mm long) submitted to anodic oxidation in 2 M phosphoric acid solution (control implants) or b) in 2 M phosphoric acid solution plus 0.2 M NaF (F-modified implants). Chemical composition of the implants surface was assessed by energy-dispersive X-ray spectroscopy. The surface of F-modified implants contained a 2.57% fluorine in weight. Adult male Sprague Dawley rats (300-350 g body weight) received two implants (in the femur and in the tibia, close to the knee) in each hind limb. Control and F-modified implants were inserted in the left and right hind limbs, respectively. Three weeks after surgery, the animals were sacrificed. The undecalcified bones were embedded in methylmetacrylate. Sections were obtained to measure two histomorphometric magnitudes bone-toimplant contact (BIC) and bone volume in a defined volume of tissue around the implant (BV/TV). BIC was significantly increased on F-modified implants with respect to their controls (57.2%±3.3%, vs. 47.9±3.4, p<0.05). BV/TV did not differ significantly between F-modified and control implants (24.5±2.2% vs. 22.9±1.4, p=0.30). Profiles of the average gray pixel levels of pseudo3D images showed a greater roughness of F-modified implants respect to their controls (p<0.05). The relative contributions of surface roughness and its fluorine content to the osseointegration process requires further research. (AU)

RESUMEN

Con la hipótesis de que el ión fluoruro actúa como anabólico sobre las células óseas, el objetivo de este trabajo fue determinar el grado de osteo-integración (en la rata) de implantes (alambre de titanio II, 1 mm de diámetro, 4 mm de largo) anodizados en solución de ácido fosfórico 2 M + NaF 0,2 M (implantes-F) comparados con implantes controles, anodizados en solución de ácido fosfórico 2 M. La composición química de la superficie de los implantes fue evaluada mediante el espectro de dispersión de rayos X producidos durante la observación en el microscopio electrónico de barrido. La superficie de los implantes-F contiene 2.57% de flúor. Ratas macho Sprague-Dawley recibieron dos implantes (en el fémur y en tibia, próximos a la rodilla). Los implantes-F y controles se insertaron en las patas izquierda y derecha respectivamente. En los cortes de hueso sin decalcificación previa se midió el contacto hueso-implante (BIC) y volumen óseo en un volumen definido de tejido (BV/TV). BIC fue significativamente mayor con los Implantes-F respecto de los controles (57,2±3,3% vs. 47,9±3,4, p<0,05). BV/TV no exhibió diferencias significativas entre implantes-F y controles (24,5±2,2% vs. 22,9±1,4, p=0,30). Los perfiles de los niveles de grises de los imágenes pseudo3D de las superficies de los implantes pusieron en evidencia la mayor rugosidad de los implantes-F respecto de los controles (p<0,05). Las contribuciones relativas de la rugosidad y del flúor en el proceso de osteo-integración requieren investigación adicional. (AU)