Omurga çökme kırıklarında kifoplasti uygulaması için kemik tozu takviyeli kafes yapıların tasarımı

Abstract

Osteoporoz veya travmaya bağlı omurga çökme kırıkları, omurganın yapısal bütünlüğünü bozarak cerrahi müdahale gerektirebilir. Kifoplasti, kırık omurun yüksekliğini balon yerleştirme ve kemik çimentosu enjeksiyonu ile geri kazandırmayı amaçlayan minimal invaziv bir tedavidir. Bu çalışmanın odağı, polimetilmetakrilat (PMMA) esaslı kemik çimentolarında sızdırmazlık ve mekanik destek sunan biyouyumlu yüzeyler geliştirmektir. Bu doğrultuda, biyobozunur polibütilen süksinat (PBS) kullanılarak elektroçekim yöntemiyle nanolif kafes yapılar üretilmiş ve selülozik kupro tekstil yüzeyleri kullanılmıştır. Elektroçekim için %10 PBS çözeltisi kloroform-dimetilformamid karışımında hazırlanmış, %3 kemik tozu eklenmiştir. İşlem 1.0 mL/saat besleme hızı, 12 cm uç-toplayıcı plaka mesafesi ve 20 kV gerilim altında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen nanolifli yüzeyler taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiş ve lifler üzerinde belirgin "boncuklanma" (beading) gözlemlenmiştir. Bu boncuklu morfolojiye rağmen, lif oluşumunun genel olarak homojen olduğu belirlenmiştir. Bu yapıların, PMMA çimentosu uygulamalarında sızıntıyı azaltabileceği ve mekanik stabiliteyi destekleyebileceği düşünülmektedir. Ancak boncuklanmanın kemik hücrelerinin tutunması ve çoğalması gibi biyolojik yanıtları nasıl etkileyeceği, detaylı in vitro ve in vivo çalışmalarla aydınlatılmalıdır. Kupro tekstil yüzeyleri, PBS nanolif kafes yapılar ve PMMA kemik tozu içeren yapıların biyouyumluluğu WST-1 deneyi ile değerlendirilmiştir. Her üç malzeme grubu da kifoplasti uygulamalarında umut vaat eden adaylardır. Ancak klinik etkinliğin doğrulanması için boncuklu nanolif morfolojisinin hücresel etkileşimleri de dahil olmak üzere ileri düzey nicel ve in vivo çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.

Osteoporotic or trauma-induced vertebral compression fractures compromise spinal structural integrity, often necessitating surgical intervention. Kyphoplasty, a minimally invasive treatment, aims to restore fractured vertebral body height through balloon placement followed by bone cement injection. This study focuses on developing biocompatible surfaces that provide sealing and mechanical support, particularly for polymethylmethacrylate (PMMA)-based bone cements. In this context, nanofiber scaffold structures were produced using biodegradable polybutylene succinate (PBS) via electrospinning, and additionally tested on cellulosic cupro textile surfaces. For the electrospinning process, a 10% w/v PBS solution was prepared in a chloroform-dimethylformamide mixture, with 3% bone powder added. The process was conducted at a feeding rate of 1.0 mL/hour, a tip-collector plate distance of 12 cm, and a voltage of 20 kV. Morphological examination of the resulting nanofibrous surfaces by scanning electron microscopy revealed significant "beading" formation on the fibers. Despite this beaded morphology, the overall fiber formation was determined to be homogeneous. These structures are thought to potentially reduce leakage in PMMA cement applications and support mechanical stability. However, how this beading affects biological responses such as bone cell adhesion and proliferation needs to be elucidated through detailed in vitro and in vivo studies. The biocompatibility of cupro textile surfaces, PBS nanofiber scaffold structures, and PMMA bone powder-containing structures was evaluated using the WST-1 assay. All three material groups are considered promising candidates for kyphoplasty applications. Nevertheless, including the cellular interactions with the beaded nanofiber morphology,