タンタルでコーティングされた多孔質炭化物の骨スクリューは、ヤギ大腿骨頸部骨折のオッセオインテグレーションと骨形成を改善します

ステンレス鋼やチタン（TI）合金などの従来の金属材料は、故障固定の金基準です。しかし、これらの材料の弾性弾性率は人間の皮質骨とは異なり、ストレスシールド効果は骨折の治癒に影響し、二次骨折につながります。ここでは、良好な機械的および生物学的特性を備えた内部固定装置で使用した新しい多孔質TAコーティングSIC（PTA-SIC）足場を、多孔質炭化物（SIC）足場とタンタル（TA）金属に基づいて調製しました。PTA-SIC足場の骨形成およびオッセオインテグレーション特性は、Bothin Vitroandin vivotestsによって調査されました。結果は、多孔質チタン（PTI）と比較して、PTA-SICがヒト骨髄由来間葉系幹細胞の増殖、移動、および骨形成分化を促進することを示した。さらに、内部固定テストは、ヤギの負荷を含む大腿骨首骨折モデルで実施されました。組織学的結果は、PTA-SICネジの周りの良好なオッセオインテグレーションを示しました。また、酸エッチングの結果は、骨細胞が骨カナリキュリ全体でPTA-SICでしっかりと成長することを示し、成長モードは良好な生物学的固定効果を示す骨形成と接触したことが示されました。したがって、優れた機械的および生物学的特性を備えた新しいPTA-SIC足場が、骨インプラントフィールドの有望な候補になる可能性があると予想されることは合理的です。

Traditional metal materials, such as stainless steel and titanium (Ti) alloys, are still the gold standards for fracture fixation. However, the elastic moduli of these materials differ from that of human cortical bone, and the stress shielding effect affects fracture healing, leading to secondary fractures. Herein, a new porous Ta coated SiC (pTa-SiC) scaffold using in internal fixation devices with good mechanical and biological properties was prepared based on porous silicon carbide (SiC) scaffold and tantalum (Ta) metal. The osteogenic and osseointegration properties of the pTa-SiC scaffold were investigated by bothin vitroandin vivotests. The results showed that compared with porous titanium (pTi), the pTa-SiC promoted the proliferation, migration, and osteogenic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Moreover, the internal fixation tests were carried out in a goat load-bearing femoral neck fracture model. Histological results showed good osseointegration around the pTa-SiC screws. And the acid etching results showed that bone cells grew tightly on the pTa-SiC throughout bone canaliculi, and the growth mode was contact osteogenesis, which indicated good biological fixation effects. Therefore, it is reasonable to be expected that the new pTa-SiC scaffold with excellent mechanical and biological properties could be a promising candidate for bone implant field.