アルミナ強化ジルコニアインプラントの焼結による適度な粗さの評価。ラットを用いた実験

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Dent Mater.2016 Jan;32(1):65-72. S0109-5641(15)00438-8. doi: 10.1016/j.dental.2015.10.008.Epub 2015-11-24.

アルミナ強化ジルコニアインプラントの焼結による適度な粗さの評価。ラットを用いた実験

Evaluation of alumina toughened zirconia implants with a sintered, moderately rough surface: An experiment in the rat.

Ralf J Kohal
Maria Bächle
Alexander Renz
Frank Butz

PMID: 26621027 DOI: 10.1016/j.dental.2015.10.008.

抄録

目的:

アルミナ強化ジルコニア（ATZ）は、未修飾ジルコニアよりも耐骨折性が高く、骨芽細胞の成長のための実行可能な基質であることが示されている。本研究では、ラット大腿骨に中程度に粗化したATZインプラントの組織学的および生体力学的挙動を調べた。

OBJECTIVE: Alumina toughened zirconia (ATZ) is more fracture resistant than unmodified zirconia and has been shown to be a viable substrate for the growth of osteoblasts. In this study, we examined the histological and biomechanical behavior of moderately roughened ATZ implants in rat femoral bone.

方法:

表面に気孔形成ポリマーを焼結したATZと電気化学的に陽極酸化したチタン（TiUnite®）を用いたミニチュアインプラントを、Sprague-Dawleyラットの大腿骨に埋入しました。インプラント表面のトポグラフィーは、3Dレーザースキャン測定と走査型電子顕微鏡（SEM）で解析しました。14日と28日の治癒期間の後、組織学的検査と生体力学的検査を実施しました。

METHODS: Miniature implants made of ATZ with pore-building polymers sintered onto the surface and electrochemically anodized titanium (TiUnite®) were placed into the femurs of Sprague-Dawley rats. Implant surface topography was analyzed by 3D laserscan measurements and scanning electron microscopy (SEM). After a healing period of 14 and 28 days, respectively, histologic and biomechanical testing was performed.

結果:

SEMの下では、TiUnite®表面はATZ表面と明確に区別できましたが、3Dレーザースキャン測定では、TiUnite®(Sa=1.31μm)とATZ(Sa=1.51μm)の両方ともに、適度に粗い表面形状を示しました。鉱化した骨とインプラントの平均接触率は、14日後と28日後にTiUnite®（58％/75％）がATZ（24％/41％）と比較して最も高い値を示した。治癒期間14日後と28日後の押し込み値は、TiUnite®では20Nから39Nへ、ATZでは10Nから25Nへと上昇しました。

RESULTS: Under the SEM, the TiUnite® surface could be clearly distinguished from the ATZ surface, but 3D laserscan measurements indicated a moderately rough surface topography for both, TiUnite® (Sa=1.31μm) and ATZ (Sa=1.51μm). The mean mineralized bone-to-implant contact showed the highest values after 14 and 28 days for TiUnite® (58%/75%) as compared to ATZ (24%/41%). The push-in values after a healing period of 14 and 28 days, respectively, increased from 20N to 39N for TiUnite® and from 10N to 25N for ATZ.

意義:

我々の知見は、適度に粗くしたATZインプラント表面がラットの骨組織に十分に受け入れられていることを示唆しています。しかし、チタンと比較すると、ATZのオッセオインテグレーションプロセスは、インプラント統合の初期段階ではゆっくりと進行しているようです。

SIGNIFICANCE: Our findings suggest that the moderately roughened ATZ implant surface is well accepted by rat bone tissue. However, compared to titanium, the osseointegration-process of ATZ seems to proceed more slowly in that early phase of implant integration.