Osteoconductive and osseointegration properties of a commercial hydroxyapatite compared to a synthetic product

Summary The effects of two types of hydroxylapatite on bone synthesis and properties were evaluated. An osteoconductive resorbable hydroxyapatite (OseoU), synthesized at two different temperatures of calcination (Type A and Type B) was compared with a commercial mixture of hydroxyapatite (Osteogen®), commonly used in several surgical procedures involving bone loss. The synthesis was performed in the laboratories of the University of Antioquia by precipitating a mixture of calcium nitrate and ammonium phosphate. The products obtained and the commercial hydroxyapatite were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X- ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and energy dispersive spectroscopy (EDS). Osteoconductive and osseointegration characteristics were measured according to the products ability to induce local cell differentiation into bone forming cells. These characteristics were evaluated in hydroxyapatite implants performed in 70 New Zealand breed rabbits distributed into seven groups of 10 animals each, tested at 7, 14, 21, 28, 42, 60 and 90 days after the surgical procedure. seven groups of 10 animals each, tested at 7, 14, 21, 28, 42, 60 and 90 days after the surgical procedure. The results showed that Osteogen® and OseoU have similar characteristics in terms of crystal structure, chemical composition and adsorption properties, but morphological differences regarding particle shape. The analysis of variance found no statistically significant differences for the histopathological variables evaluated in both hydroxyapatite groups (p > 0.05), indicating that the hydroxyapatites synthesized at the University of Antioquia (OseoU) had the same results as the commercial hydroxyapatite. Key words: bone regeneration, hydroxyapatite, osteoconduction, osseointegration, synthetic bone substitutes. Resumen En el presente articulo se evaluan las propiedades de osteoconduccion y osteointegracion de una hidroxiapatita reabsorbible (OseoU), procesada a dos temperaturas diferentes de calcinacion (Tipo A y Tipo B), con el proposito de compararlas con un preparado comercial de hidroxiapatita (Osteogen®), utilizado para multiples procedimientos quirurgicos en los cuales se involucra la perdida de tejido oseo. La sintesis se realizo en los laboratorios de la Universidad de Antioquia por el metodo de precipitacion acuosa de la mezcla de nitrato de calcio y de fosfato de amonio. Los productos obtenidos y la hidroxiapatita comercial fueron caracterizados por microscopia electronica de barrido (SEM), difraccion de rayos X (DRX), espectroscopia de infrarrojo transformada de Fourier (FTIR) y espectrometria por energia dispersiva (EDS). Las caracteristicas de osteoconduccion y osteointegracion fueron medidas de acuerdo a la capacidad de los productos para inducir la diferenciacion de celulas locales a celulas formadoras de hueso. Dichas caracteristicas, se evaluaron en implantes de hidroxiapatita realizados en 70 conejos de la raza Nueva Zelanda distribuidos en siete grupos de 10 animales cada uno, evaluados a los 7, 14, 21, 28, 42, 60 y 90 dias de efectuado el procedimiento quirurgico. Los resultados obtenidos demostraron que el OseoU y el Osteogen®, presentaron caracteristicas similares en cuanto a la estructura cristalina, la composicion quimica y la adsorcion, con apreciables diferencias morfologicas con respecto a la forma de las particulas. Al realizar el analisis de varianza no se encontraron diferencias estadisticas significativas para las variables histopatologicas evaluadas en las dos hidroxiapatitas (p>0.05), indicando que las hidroxiapatitas sintetizadas en la Universidad de Antioquia (OseoU) tuvieron el mismo resultado que la hidroxiapatita comercial (Osteogen®) en la osteoconduccion y la osteointegracion del tejido oseo. Palabras clave: hidroxiapatita, osteoconduccion, osteointegracion, regeneracion osea, sustitutos sinteticos de hueso. Resumo No presente estudo foram avaliadas as propriedades de osteconducao e osteointegracao de uma hidroxiapatita reabsorvivel (OseoU), processada a duas temperaturas de calcinacao (Tipo A e B), com o proposito de serem comparadas com um produto comercial (Osteogen®), utilizado para multiples procedimentos cirurgicos nos quais se envolve a perda do tecido osso. Asintese foi realizada nos laboratorios da Universidad de Antioquia pelo metodo de precipitacao aquosa da mistura de nitrato de calcio e fosfato de amonio. Os produtos obtidos e a hidroxiapatita comercial foram caracterizados por microscopia eletronica de barrido (SEM), difracao raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho transformada de Fourier (FTIR) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). As caracteristicas de osteoconducao e osteointegracao foram mensuradas de acordo a capacidade dos produtos para induzir a diferenciacao das celulas locais formadoras do osso. Estas caracteristicas foram avaliadas em implantacoes de hidroxiapatita realizadas em 70 coelhos da raca Nova Zelândia distribuidos em sete grupos de 10 animais cada um, avaliados aos 7, 14, 21, 28, 42, 60 e 90 dias de efetuado o procedimento cirurgico. Os resultados obtidos demonstraram que o OseoU e o Osteogen® apresentaram caracteristicas similares em quanto a estrutura cristalina, a comparacao quimica e a absorcao, com apreciaveis diferencas morfologicas com respeito a forma das particulas. Ao realizar as analises de variâncias nao foram encontradas diferencias estatisticas significativas para as variaveis histopatologicas avaliadas nas duas hidroxiapatitas (p>0.05), indicando que as hidroxiapatitas sintetizadas na Universidad de Antioquia (OseoU) tiveram o mesmo resultado que a hidroxiapatita comercial (Osteogen®) em osteoconducao e osteointegracao do tecido osseo. Palavras chave: hidroxiapatita, regeneracao ossea, substitutos sinteticos para osso.