Prefabrication of vascularized bioartificial bone grafts in vivo for segmental mandibular reconstruction: experimental pilot study in sheep and first clinical application

Kokemueller, Horst; Spalthoff, Simon; Nolff, Mirja C.; Tavassol, Frank; Essig, Harald; Stuehmer, Constantin; Bormann, Kai-Hendrik; Rücker, Martin; Gellrich, Nils‐Claudius

doi:10.1016/j.ijom.2010.01.010

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“…The advanced development of growth factor delivery strategies to ensure the sustained release of one or more cytokines and enhancement of the vascular bed have shown promising results with regards to the regeneration of large bony defects 15 . Surgeons have investigated other methods to tackle the problem of vascularity at the recipient site by rotating a pedicled muscle flap, due to its adequate and reliable blood supply, to the surgical defect to induce bone formation [16][17][18] . Muscle has the propensity to form bone; it has been shown that the inclusion of alloplastic material into skeletal muscle induces bone formation in vivo [19][20][21] .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Novel Surgical Approach for the Reconstruction of Critical-Size Mandibular Defects Using Calcium Sulphate/Hydroxyapatite Cement, BMP-7 and Mesenchymal Stem Cells-Histological Assessment

Alfotawi¹,

Ayoub²,

Tanner³

et al. 2016

j biomater tissue eng

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A novel construct has been developed to induce bone formation within a pedicle muscle flap. A critical size defect (20 × 15 mm 2 ) was created in the mandible of ten rabbits. The masseter muscle was adapted to fill the surgical defect and a combination of calcium sulphate/hydroxyapatite cement (CERAMENT™lSPINE SUPPORT), BMP-7 and rabbits' mesenchymal stromal cells (rMSCs) was injected into the muscle tissue. Bone regeneration was evaluated 3 months after surgery. Limited areas of bone formation anatomically bridged the defect, despite the new bone forming throughout the muscle and within the connective tissue surrounding the remnants of the cement. The bone was thicker in the bucco-lingual direction compared to the contra lateral (non-operated) side. Quantitative histomorphometry assessment showed that the average bone surface area was 21.2±6.0 mm 2 , this was significantly greater than that of the contra-lateral nonoperating control side. The calculated amounts of residual cement and soft tissue or spaces were 20±12% and 41±10%, respectively. The average mineral apposition rate (MAR) was 1.92 µm/day. The findings demonstrated the remarkable potential of the use of local muscle flaps for injectable bio-cement loaded with BMP and seeded with rMSCs to induce bone formation for the reconstruction of bony defects. Keywords: bone, Bioengineering, scaffolding, calcium sulphate Figure 1 Summary of the in-vitro and in-vivo research protocol. A) bone marrow aspiration from the posterior iliac crest; B) bone marrow aspirate ready for rMSCs isolation, expansion and culture; C) Cell suspension prepared for re-implantation in vivo, D) Dissection of the masseter muscle into superficial and deep layer; E) Creation of critical size defect of the ramus of the mandible; F) Adaptation of the masseter muscle into the defect and around the titanium plate; G) injection of the bio-cement; I) Osseo-induction under the effect of cement, BMP-7 and rMSCs; J) Ideal scenario of bone regeneration after 3 months.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Novel Surgical Approach for the Reconstruction of Critical-Size Mandibular Defects Using Calcium Sulphate/Hydroxyapatite Cement, BMP-7 and Mesenchymal Stem Cells-Histological Assessment

Alfotawi¹,

Ayoub²,

Tanner³

et al. 2016

j biomater tissue eng

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“…Les scaffolds utilisés dans les cas de reconstruction mandibulaire étaient des phosphates de calcium (os bovin déprotéiné, HA, HA-TCP, ßTCP) stabilisés par des vis d'ostéo-synthèse [7] ou par des cages en titane préformées [4,6,8]. Dans le cas publié par Orringer et al [5], l'absence de propriétés mécaniques du scaffold (membranes de dacron impré-gnées de BMP) n'a pas permis de contrôler la morphologie de la reconstruction, ce qui a compliqué la réhabilitation prothé-tique de la patiente.…”

Section: Discussionunclassified

“…Quatre cas ont été réalisés à la mandibule [5][6][7][8] et un cas au maxillaire [4]. Le principe était de placer l'assemblage construit par IT à proximité d'un muscle, qui est un site favorable pour le développement de la vascularisation (muscle grand dorsal [5,6,8,13], grand pectoral [7] ou grand droit de l'abdomen [4]). Cette étape a permis le dépôt de tissu osseux et la formation de néo-vaisseaux dans les matériaux implantés.…”

Section: Résultatsunclassified

Ingénierie tissulaire osseuse en chirurgie buccale et maxillo-faciale : applications cliniques

Catros

Guillemot

Amédée

et al. 2010

Med Buccale Chir Buccale

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Mots clés : ingénierie tissulaire osseuse / scaffold / BMP / cellules souches mésenchymateuses / reconstruction osseuseRésumé -L'ingénierie tissulaire osseuse a pour objectif général de repousser les limites des méthodes conventionnelles de régénération osseuse en utilisant les progrès des connaissances dans le domaine de la biologie, de l'ingénierie, de la physique ou encore de la robotique. Quatre éléments sont associés dans cette démarche d'ingénierie : un matériau support pour la croissance tissulaire (scaffold), des cellules autologues, des facteurs de croissance et une période de maturation in vitro ou in vivo. Dans la sphère buccale et maxillo-faciale, il s'agit de répondre au problème de la vascularisation des greffons de grande taille sur un terrain fragilisé et de remplacer les autogreffes osseuses qui peuvent provoquer une morbidité importante du site donneur. L'objectif de cet article est une mise au point sur les applications cliniques humaines de l'ingénierie tissulaire osseuse pour la cavité buccale et la face. La méthode utilisée comporte une recherche bibliographique sur Pubmed et Medline avec des mots clés spécifiques. De plus, des critères d'inclusion et d'exclusion des articles recueillis ont été définis. Quarante-huit publications internationales ont été retenues et classées en fonction de leur domaine d'application. Il s'agissait de reconstruction mandibulaire (19 articles), de reconstruction osseuse dans le traitement des fentes faciales (6 articles) ou de régénération osseuse pré-implantaire (23 articles). L'analyse de ces publications a montré qu'il s'agissait essentiellement d'études de faible puissance, à l'exception de 6 études prospectives randomisées dans le domaine de la régénération osseuse pré-implantaire. L'association d'un scaffold à des facteurs de croissance (BMPs) semble constituer la combinaison qui donne les meilleurs résultats. Pour la reconstruction mandibulaire, la méthode de pré-vascularisation in vivo des produits d'ingénierie tissulaire est une technique complexe mais prometteuse pour les patients en échec thérapeutique. L'ingénierie tissulaire osseuse a montré son efficacité dans la chirurgie pré-implantaire. Elle permettra peut-être bientôt d'envisager des techniques moins invasives. Key words: bone tissue engineering / scaffold / BMP / mesenchymal stem cells / bone reconstructionAbstract -Bone tissue engineering in oral and maxillofacial surgery: clinical applications. Bone tissue engineering was developed to solve current limitations of conventional bone regeneration through an adequate combination of biology, engineer science, physics or robotics. There are 4 individual components necessary to define tissue engineering: the scaffold, the autologous cells, the growth factors and the maturation step (in vitro or in vivo). The objectives of oral and maxillofacial applications of bone tissue engineering are to improve vascularization of large osseous grafts and to avoid the morbidity of autografts harvest site. The aim of this article is to bring an update on human ...

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“…[111][112][113][114][115][116][117][118][119][120][121] The general characteristics of the included animal and clinical studies are summarized in Tables 3 and 4.…”

Section: General Characteristics Of the Included Studiesmentioning

confidence: 99%

Tissue-Engineered Mandibular Bone Reconstruction for Continuity Defects: A Systematic Approach to the Literature

Chanchareonsook

Junker²,

Jongpaiboonkit³

et al. 2014

Tissue Engineering Part B: Reviews

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Prefabrication of vascularized bioartificial bone grafts in vivo for segmental mandibular reconstruction: experimental pilot study in sheep and first clinical application

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A Novel Surgical Approach for the Reconstruction of Critical-Size Mandibular Defects Using Calcium Sulphate/Hydroxyapatite Cement, BMP-7 and Mesenchymal Stem Cells-Histological Assessment

A Novel Surgical Approach for the Reconstruction of Critical-Size Mandibular Defects Using Calcium Sulphate/Hydroxyapatite Cement, BMP-7 and Mesenchymal Stem Cells-Histological Assessment

Ingénierie tissulaire osseuse en chirurgie buccale et maxillo-faciale : applications cliniques

Tissue-Engineered Mandibular Bone Reconstruction for Continuity Defects: A Systematic Approach to the Literature

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