X-ray and macromorphological evaluation of reparative osteogenesis by implantation of hydroxyapatite composite doped with germanium

Abstract

Fragmentary fractures require not only the use of complex methods of osteosynthesis, but also the replacement of the defect site with implants to optimize reparative osteogenesis. A large number of osteosubstitute materials are used, including hydroxyapatite ceramics. To enhance its osteointegration properties, microelements with osteoinductive properties are added. The aim of the work is X-ray and macromorphological evaluation of the influence of hydroxyapatite ceramics doped with germanium on reparative osteogenesis in model fractures of the femur and radius in rabbits. Model defects were formed in the radial diaphysis and femur metaphysis in rabbits with a drill with a diameter of 3 mm and 4.2 mm, respectively. Anesthesia included acepromazine, thiopenate, and lidocaine infiltration anesthesia. In the experimental group (n=12) defects were replaced by granules of hydroxyapatite ceramics doped with germanium, and in the control group (n=12) – undoped. The use of hydroxyapatite ceramics doped with germanium is accompanied by a moderate course of the inflammatory-resorptive phase of reparative osteogenesis. At the same time on the radiographs of animals of the experimental group on the 14th day the periosteal reaction is moderate, and on the 30th day it is barely noticeable with increased radiological density. In control animals after trauma to the compact bone proximal and distal to its location showed a thickened and compacted periosteum with a contrasting composite material. On the 60th day in the cancellous bone of experimental animals, the area of injury acquired an X-ray density close to normal, in the control – it remained elevated. Hydroxyapatin composite doped with germanium acquires osteoinductive properties and may be promising for the replacement of bone defects and correction of reparative osteogenesis in animals. Key words: bioceramics, germanium, bone fractures, compact and spongy bone tissue, rabbits.

Dynamics of acute-phase and endothelial reactions and immune complex formation during bone replacement with germanium-doped calcium-phosphate ceramics of bone fragment fractures in dogs

“…In some research (Rublenko et al, 2014;Chemerovskyi, 2020;Shevchenko, 2020;Todosiuk, 2020), the use of various materials for replacing bone defects in companion animals is substantiated, in particular, hydroxyapatite ceramics in the composition of hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate, synthesized at the Institute of Materials Science named after I. N. Frantsevych (Kyiv).…”

Clinical-radiological, hematological and biochemical assessment of bone replacement with germanium-doped calcium-phosphate ceramics for fragment fractures of tubular bones in dogs

“…За складом та своїми властивостями більшою мірою цьому відповідає біокераміка на основі гідроксиапатиту та β-трикальційфосфату [2,[25][26][27], яка однак має лише остеокондуктивні властивості.…”

“…Зокрема, германій має протипухлинну, анальгезуючу, протизапальну, антиоксидантну, імуномодулюючу, фунгіцидну, противірусну та антимікробну дію, що робить його перспективним за ускладненого репаративного остеогенезу [28][29][30]. Водночас попередньо було обґрунтовано [27] позитивний вплив іонів кремнію, що входить разом із германієм до однієї групи хімічних елементів, та доведено за модельних переломів у кролів [26] остеоіндуктивні властивості іонів германію за остеозаміщення кальцій-фосфатною керамікою.…”

Histomorphological characteristics of bone replacement in rabbits with hydroxyapatite ceramics and Platelet-Rich Fibrin

“…До альтернативних засобів остеозаміщення відносять матеріали на основі фосфатів кальцію, неколагенових білків, колагену та гідроксиапатиту, кальційфосфатної кераміки, легованої різними мікроелементами, а також у композиції з фібрином чи плазмою, збагаченими тромбоцитами (Rublenko et al, 2018;Shevchenko et al, 2019;Todosiuk, 2020). Водночас, як правило, більшість з них володіють переважно лише остеокондуктивними властивостями, або ж їх композити з біоматеріалами недостатньо обгрунтовані з технологічних чи патогенетичних позицій.…”