The Use of Bioactive Glass as a Bone Graft Substitute

Year 2017, Volume: 10 Issue: 1, 56 - 61, 19.02.2017

Dicle Fırat Öztopalan Ali Said Durmuş

Abstract

Autogenous, allogeneic bone graft materials and alloplastic materials has been used in the repair of bone defects since the past. Although most commonly used bone grafts are autogenous grafts, they have significant disadvantages. These disadvantages can be listed as the lack of graft source, the pain that the donor site has taken, nerve injury, infection and regional deformations. Allogeneic bone grafts have got very important complications as disease transfer and graft rejection. The absence of bone banks in the field of veterinary medicine also limits the use of allografts. Therefore, materials that replace bone grafts are being used today increasingly. Bioceramics are the important biomaterials that can be used as bone substitute, especially when autogenous grafts are inadequate. In this review, the properties of bioactive glass and the results of bioactive glass applications to accelerate bone healing were evaluated.

Keywords

Bone graft, biomaterial, bioceramic, bioactive glass

Kemik Grefti Yerine Biyoaktif Cam Kullanımı

Abstract

Kemik
defektlerinin onarımında otojen, allojen kemik greft materyalleri ve
alloplastik materyaller geçmişten günümüze kullanılmıştır. En yaygın kullanılan
kemik greftleri otojen greftler olmasına rağmen önemli dezavantajları
bulunmaktadır. Bu dezavantajlar greft kaynağının azlığı, alındığı sahada
oluşturduğu ağrı, sinir yaralanması, enfeksiyon ve bölgesel deformasyonlar
olarak sayılabilir. Allojen kemik greftleri ise hastalık transferi ve rejeksiyon
riski gibi önemli komplikasyonları bulunmaktadır. Veteriner hekimlik alanında
kemik bankalarının bulunmaması allogreft kullanımını ayrıca
sınırlandırmaktadır. Bu nedenle kemik grefti yerine geçen materyaller günümüzde
giderek artan bir şekilde kullanılmaktadır. Biyoseramikler, özellikle otojen
greftler yetersiz olduğunda, kemik yerine kullanılabilecek önemli
biyomalzemelerdir. Bu derlemede biyoaktif camın özellikleri ve kemik iyileşmesi
hızlandırmak amacıyla gerçekleştirilen biyoaktif cam uygulamalarının sonuçları
değerlendirildi.

Keywords

Kemik grefti, biyomateryal, biyoseramik, biyoaktif cam

References

• 1. Durmuş AS, Ünsaldı E. (2001). Köpeklerde Deneysel Maddi Kayıplı Femur Kırıklarında Koral ve Spongiyöz Otogref Uygulamalarının Karşılaştırması. Fırat Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi. 2001; 15(1): 101-112.
• 2. Greenwald AS, Boden SD, Goldberg VM, Khan Y, Laurencin CT, Rosier RN. (2001). Bone Graft Substitutes: Facts, Fictions and Applications. J Bone Joint Surg Am. 83-A (Suppl 2, Pt 2): 98-103.
• 3. Szpalski M, Gunzburg R. (2002). Applications of Calcium Phosphate-Based Cancellous Bone Void Fillers in Trauma Surgery. Orthopedics. 25(5 Suppl): 601-609.
• 4. O’brien WJ. (2002). Dental Materials and Their Selection. 3rd Edition. 305-306. Michigan Quintessence Publishing Co, Michigan.
• 5. Özkaynak CK. (2007). Deneysel Olarak Diabet Oluşturulmuş Tavşanlarda Trombositten Zengin Plazma (TZP) Uygulamasının Kemik İyileşmesi Üzerine Etkisinin Histolojik Olarak İncelenmesi. Doktora Tezi. Gazi Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Ağız, Diş, Çene Hastalıkları ve Cerrahisi Anabilim Dalı, Ankara.
• 6. Can HN. (2013). Tavşanlarda Deneysel Olarak Oluşturulan Kemik Defektlerinin İyileşmesi Üzerinde Değişik Greft Materyalleri ve Trombositten Zengin Fibrinin Etkilerinin İncelenmesi. Doktora Tezi. Fırat Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• 7. Durmuş AS, Çeribaşı AO, Can HN. (2016). Koral ve Demineralize Kemik Matriksinin Kemik İyileşmesi Üzerine Etkileri. Fırat Üniversitesi Sağlık Bilimleri Veteriner Dergisi. 30(2): 131-136.
• 8. Soydan N. (1992). Genel Histoloji. Beta Yayıncılık, İstanbul.
• 9. Başarır S, Selek H, Yıldız Y, Sağlık Y. (2005). Ortopedik Onkolojide Kemik Defektlerinin Onarımında Vaskülarize Olmayan Fibula Greftleri. Acta Orthopaedica et Traumatologica Turcica. 39(4): 300-306.
• 10. Manson PN. (1994). Facial Bone Healing and Bone Grafts. Clin Plast Surg. 21(3): 331-348.
• 11. Fleming JE JR, Cornell CN, Muschler GF. (2000). Bone Cells and Matrices in Orthopedic Tissue Engineering. Orthop Clin North Am. 31(3): 357-374.
• 12. Laurencin CT, Khan Y. Bone Graft Substitute Materials. Medicine. Instant Access to the Minds of Medicine. Erişim: www.emedicine.com/orthopaedic Erişim tarihi: 15.03.2005.
• 13. Şimşek A, Çakmak G, Cila E. (2004). Kemik Greftleri ve Kemik Greftlerinin Yerini Tutabilecek Maddeler. Totbid Dergisi. 3: 3-4.
• 14. Durmuş AS. (2015). Kemik Grefti Yerine Doğal Bir Biyoseramik: Deniz Mercanı. Fırat Üniversitesi Sağlık Bilimleri Veteriner Dergisi. 29(2): 145-150.
• 15. Gosain AK. (2004). Bioactive Glass for Bone Replacement in Craniomaxillofacial Reconstruction. Plastic and Reconstructive Surgery. 114(2): 590-593.
• 16. Tomin E, Beksaç B, Lane ML. (2002). Amerika Birleşik Devletlerinde Ortopedik Girişimlerinde Otogreftlerin Yerine Kullanılan Materyallere Toplu Bakış. Derleme. Journal of Arthroplasty&Arthroscpic Surgery. 13(2): 114-129.
• 17. Atagi TA, Young VA. (2006). Alloplastic Materials. In: Mathes SJ (Ed). Plastic Surgery 2th edition. Vol 1. 26: 745-769. Saunders Elsevier, Philadelphia
• 18. Khouri RK, Upton J, Shaw WW. (1991). Prefabrication of Composite Free Flaps Through Staged Microvascular Transfer: An Experimental and Clinical Study. Plast Reconst Surg. 87: 108-115.
• 19. Nandi SK, Roy S, Mukherjee P, Kundu B, De DK, Basu D. (2010). Orthopaedic Applications of Bone Graft & Graft Substitutes: A Review. Indian J Med Res. 132: 15-30.
• 20. White RA, Weber JN, White EW. (1972). Replamineform: A New Process for Preparing Porous Ceramic, Metal and Polymer Prosthetic Materials. Science. 176: 922-924.
• 21. Parizi AM, Oryan A, Shafiei-Sarvestani Z, Bigham AS. (2012). Human Platelet Rich Plasma Plus Persian Gulf Coral Effects on Experimental Bone Healing in Rabbit Model: Radiological, Histological, Macroscopical and Biomechanical Evaluation. J Mater Sci Mater Med. 23: 473-483.
• 22. Bouchon C, Lebrun T, Rouvillian JL, Roudier M. (1995). The Caribbean Scleractinian Corals Used for Surgical Implants. Bull Inst Oceeanogr. 14: 111-112.
• 23. Ceyhan T, Günay V, Çapaoğlu A, Sayrak H, Karaca Ç. (2007). Production and Characterization of a Glass-Ceramic Biomaterial and In Vitro and In Vivo Evaluation of Its Biological Effects. Acta Orthop Traumatol Turc. 41: 307-313.
• 24. Kumar C. (2009). Nanoscale Bioactive Silicate Glasses in Biomedical Applications in: Nanostructured Oxides. Wiley-VCH. 203-216.
• 25. Vogel M, Voigt C, Gross UM, Muller-Mai CM. (2001). In Vivo Comparison of Bioactive Glass Particles in Rabbits. Biomaterials. 22(4): 357-362.
• 26. Zhang K, Ma Y, Francis LF. (2002). Porous Polymer/Bioactive Glass Composites for Soft-to-Hard Tissue Interfaces. J Biomed Mater Res. 61: 551-563.
• 27. Kokubo T, Kim HM, Kawashita M. (2003). Novel Bioactive Materials with Different Mechanical Properties. Biomaterials. 24: 2161-2175.
• 28. Hench LL. (2006). The Story of Bioglass. J Mater Sci Mater Med. 17(11): 967-978.
• 29. Özsoy S. (1996). Bioseramikler: Hydroxyapatit, Biocam. Veteriner Cerrahi Dergisi. 2(1): 10-13
• 30. Keskin D, Tezcaner A, Bilgili H. Geçit MR. (2007). Değişik Kompozisyonlarda Biyocam/Kalsiyum Sülfat Temelli Kompozit Malzemelerin Geliştirilmesi, Mekanik ve Biyoetkinlik Özelliklerinin İncelenmesi. TÜBİTAK Proje No: 104M172. Ankara.
• 31. Silver IA, Deas J, Erecinska M. (2001). Interactions of Bioactive Glasses with Osteoblasts in vitro: Effects of 45S5 Bioglass, and 58S and 77S Bioactive Glasses on Metabolism, Intracellular Ion Concentrations and Cell Viability. Biomaterials. 22(2): 175-185.
• 32. Sakallıoğlu U, Yavuz Ü. (2006). İnterproksimal Kemikiçi Defektlerin Rekonstrüksiyonunda Biyoaktif Cam İçerikli Alloplastların Etkinliğinin İncelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi. 30(1): 17-24.
• 33. Sudağıdan M. (2001). Test of Biomaterials in Biological Systems. A Dissertation to the Graduate School in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of. Master of Science. İzmir Institute of Technology, İzmir.
• 34. Oonishi H, Kushitani S, Yasukawa E, Iwaki H, Hench LL, Wilson J, Tsuji E, Sugihara T. (1997). Particulate Bioglass Compared with Hydroxyapatite as a Bone Graft Substitute. Clin Orthop Relat Res. 334: 316-325.
• 35. Kükürtçü B. (2008). Biyoaktif Cam ve Cam-Seramik Malzemelerin Üretimi ve Yapay Vücut Isısı İçerisindeki Davranımlarının İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• 36. Macedo NL, Matuda Fda, Macedo LG, Gonzales MB, Ouchi SM, Carvalho YR. (2004). Bone Defect Regeneration with Bioactive Glass Implantation in Rats. J Appl Oral Sci. 12(2): 137-143 . 37. Brunner TJ, Stark WJ. Boccaccini AR. (2009). Nanoscale Bioactive Silicate Glasses in Biomedical Applications. In: Kumar C. (Editors). Nanostructed oxides. Weinheim, Germany: Wiley-VCH GmbH&Co. KGaA: 203-220.
• 38. Elshahat A, Shermak MA, Inoue N, Chao EY, Manson P. (2004). The Use of Novabone and Norian in Cranioplasty: a Comparative Study. J Craniofac Surg. 15: 483-489.
• 39. Amato MM, Blaydon SM, Scribbick FW Jr, Belden CJ, Shore JW, Neuhaus RW, Kelley PS, Holck DE. (2003). Use of Bioglass for Orbital Volume Augmentation in Enophtalmos: a Rabbit Model (Oryctolagus cuniculus). Ophthal Plast Reconstr Surg. 19: 455-465.
• 40. Turunen T, Peltola J, Helenius H, Yli-Urpo A, Happonen RP. (1997). Bioactive Glass and Calcium Carbonate Granules as Filler Material Around Titanium and Bioctive Glass Implants in the Medullar Space of the Rabbit Tibia. Clin Oral Implants Res. 8: 96-102.
• 41. Durmuş AS, Öztopalan DF. (2015). Deneysel Kemik Defektlerinin İyileşmesi Üzerinde Biyoaktif Cam, Mineralize ve Demineralize Kemik Matriksinin Etkilerinin İncelenmesi. TÜBİTAK Proje No: 114O711, Elazığ.