Calcium hydroxyapatite ceramics in orthopedic surgery

Abstract

Replacement of bone by a bioactive implant is one of the main research topics of today's orthopedics. A bioactive implant should be reliable, economic and biologically compatible. Its mechanical properties must be in accordance with the implanted bone. Calcium hydroxyapatite (CHA) ceramics are effectively used as replacement materials of bone. These ceramics are mostly applied on prostheses as a surface coating. They also serve as presented in this study. Following the implantation of CHA ceramics into the long bones of rabbits the implantation site is assessed by radiography, histopathology and scan electron microscopy. Furthermore, 99Tc bone scintigraphy, dual energy x-ray absorptiometry (DEXA) and biomechanical methods are used for the evaluation of biocompatibility. The possible side effects of CHA implantation is questioned and the results of this study indicate that these ceramics are effective when used as bone substitutes. The relation between bone regeneration, fracture healing and bioimplant augmentation is discussed and recent information on the mineral phase of bone and its calcification mechanisms are presented. Optimal implants that may replace bone in the future should be osteoinductive and their mechanical properties should be improved.

Keywords

• -

Kalsiyum hidroksiapatit seramiklerin ortopedide kullanımı*

Öz

Günümüz ordopedisinin en önemli arayışlarından birisi kemiğin yerini tutabilecek, güvenilir ve ekonomik bir malzeme üretebilmektir. Bu malzemenin biyolojik olarak uyumlu ve mekanik özelliklerinin kemiğe yakın olması gereklidir. Yapılan çalışmalar, kalsiyum hidroksiapatit seramiklerin (CHA) osteokondüktif özellik taşıdığı ve organizmada yapay kemik olarak kullanılabileceğini göstermiştir. CHA seramikler kemiğin yerini tutabilecek malzeme olmanın yanısıra, kontrollü ilaç salım sistemi ve protezlerde yüzey kaplaması olarak da kullanım alanı bulmaktadır. Bu yazıda kalsiyum hidroksiapatit seramikler üzerinde gerçekleştirilen bir dizi araştırmanın sonuçları sunulmuştur. Tavşan kemiklerine CHA implantasyonunu izleyen dönemde gelişen seramik-kemik etkileşimi, radyolojik, histopatolojik, scan electron microscopic (SEM) yöntemlerin yanısıra, 99Tc kemik sintigrafisi, dual energy x-ray absorptiometry (DEXA) ve biyomekanik yöntemlerle incelenmiştir. CHA implantas yonunun olası yan etkileri araştırılmış ve bu seramiklerin kemikle uyumlu oldukları saptanmıştır. Çalışmada ayrıca kemik rejenerasyonu, kırık iyileşmesi ve biyoimplant uyumu arasındaki ortak özellikler irdelenmiş; kemiğin mineral komponenti ve kalsifikasyon mekanizması ile ilgili son görüşlere yer verilmiştir. Gelecekte kemiğin yerini tutacak implantların osteoindüktif özelliklerinin arttırılması ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesine yönelik çalışmalar devam etmektedir.

Anahtar Kelimeler

• -