Histomorphometric Study of Non-critical Bone Defect Repair after Implantation of Magnesium-substituted Hydroxyapatite Microspheres

TL;DR

This study examines how magnesium-substituted hydroxyapatite microspheres affect bone repair in rats, finding that both types of microspheres support healing but magnesium doesn't enhance it further.

Contribution

The study introduces a histomorphometric comparison of magnesium-substituted versus non-substituted hydroxyapatite in bone defect repair.

Findings

Biomaterials filled the defect and formed new osteoid matrix after 15 days.

At 45 days, all groups showed significant bone formation, but magnesium substitution did not improve results over standard hydroxyapatite.

Abstract

Objective
 The present study aims to analyze histomorphometrically the repair of a non-critical bone defect after implantation of hydroxyapatite (HA) microspheres substituted by magnesium (Mg).

Methods
 Thirty rats were distributed into 3 experimental groups, evaluated at 15 and 45 days postoperatively: HAG (bone defect filled with HA microspheres); HAMgG (bone defect filled with HA microspheres replaced with 1 mol% Mg), and CG (bone defect without implantation of biomaterials).

Results
 After 15 days, the biomaterials filled the entire defect extent, forming a new osteoid matrix between the microspheres. In the CG, this neoformation was restricted to the edges with the deposition of loose connective tissue with reduced thickness. At 45 days, new bone formation filled almost the entire extension of the bone defect in the 3 groups, with statistically significant osteoid deposition in the CG despite the reduced thickness compared with the HAG and HAMgG. The groups with biomaterial implantation displayed a more abundant osteoid matrix than at 15 days.

Conclusion
 The biomaterials studied showed biocompatibility, osteoconductivity, and bioactivity. The Mg concentration in the substituted HA did not stimulate more significant bone formation than HA without this ion.

Objetivo
 O presente estudo teve como objetivo fazer uma análise histomorfométrica do reparo de um defeito ósseo não crítico após a implantação de microesferas de hidroxiapatita (HA) com substituição por magnésio (Mg).

Métodos
 Trinta ratos foram distribuídos em 3 grupos experimentais, avaliados aos 15 e 45 dias após a cirurgia: GHA (defeito ósseo preenchido com microesferas de HA); GHAMg (defeito ósseo preenchido com microesferas de HA com substituição por 1 mol% de Mg) e GC (defeito ósseo sem implantação de biomateriais).

Resultados
 Aos 15 dias, evidenciou-se que os biomateriais preencheram toda a extensão do defeito, com neoformação de matriz osteoide de permeio às microesferas. No GC, essa neoformação ficou restrita às bordas, com deposição de tecido conjuntivo frouxo de espessura reduzida. Aos 45 dias, a neoformação óssea preencheu quase toda a extensão do defeito ósseo nos 3 grupos, com deposição osteoide estatisticamente significativa no GC, apesar da espessura reduzida em comparação ao GHA e o GHAMg. Os grupos com implantação de biomaterial apresentaram matriz osteoide mais abundante do que aos 15 dias.

Conclusão
 Os biomateriais estudados apresentaram biocompatibilidade, osteocondutividade e bioatividade. A concentração de Mg na HA com substituição não estimulou a formação óssea mais significativa do que a HA sem este íon.

Figures