مجله جراحی استخوان و مفاصل ایران

ارزیابی اثرات استفاده از پودر کیتوزان بر ترمیم استخوان در مدل موش صحرائی: ارزیابی رادیولوژیکی و هیستوپاتولوژیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فاطمه حیدری 1
امین بیغم صادق 2
احمد عریان 3
عبدالحمید میمندی پاریزی 4
علیرضا شیخ زاده 5
سید علی افضلی 6
مریم عسگری 6

1 Shiraz - km 12 of Shiraz-Isfahan road - Bajgah - Faculty of Veterinary Medicine

2 دانشگاه شیراز

3 استاد، بخش پاتولوژی دانشگاه شیراز

4 ارزیابی اثرات استفاده از پودر کیتوزان بر ترمیم استخوان در مدل موش صحرائی: ارزیابی رادیولوژیکی و هیستوپاتولوژیکی

5 رزیدنت جراحی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه شیراز

6 دانش آموخته دکتری عمومی دامپزشکی

https://doi.org/10.22034/ijos.2025.550195.1175
چکیده
1.02"
















1.02"








چکیده
مقدمه: درمان بهینه شکستگی‌های پیچیده و نقایص بزرگ استخوانی موضوع مهم حل‌نشده‌ای در ارتوپدی و تخصص‌های مرتبط با آن است. راهکار درمانی استاندارد برای تقویت بازسازی استخوان برای نقیصه‌های کوچک‌تر از 5 سانتی‌متر، پیوند مستقیم استخوان است. هدف از این مطالعه بررسی رادیولوژیک و هیستوپاتولوژیک تأثیر استفاده پودر کیتوزان بر ترمیم استخوان در مدل موش صحرائی است تا با مطالعه روند بهبود و جوش خوردن استخوان، مزایا و معایب این روش معرفی گردد و بتوان در آینده داربست‌هایی با استحکام کافی برای درمان شکستگی‌های این‌چنینی معرفی کرد.
مواد و روش ها: تعداد 15 موش صحرائی نر در یک محدوده سنی و وزنی انتخاب شدند و به 3 گروه پنج تایی تقسیم شدند. در تمام موش‌ها 3 میلی متر از متافیز استخوان رادیوس برداشته شد. در گروه اول، محل نقیصه، صرفا بخیه زده ‌شد. در گروه دوم محل نقیصه با اتوگرافت استخوانی جایگزین ‌شد و پوست بخیه زده ‌شد. محل نقیصه در گروه سوم با پودرکیتوزان پر ‌شد. در ادامه در هفته چهارم و هشتم پس از عمل، از محل جراحی عکس رادیوگرافی تهیه ‌شد و بعد از نگهداری از موش‌ها در پایان هفته ی هشتم (روز 56)، به روش انسانی معدوم سازی ‌شدند و برای بررسی های هیستوپاتولوژیکی، نمونه برداری صورت ‌گرفت.
نتایج و بحث: یافته‌های رادیوگرافی و هیستوپاتولوژیکی بهبود قابل‌توجهی در کیفیت و کمیت استخوان تازه بازسازی‌شده در گروه‌های تحت درمان با کیتوزان را در مقایسه با گروه‌ درمان‌نشده نشان دادند.
نتیجه گیری: نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد که اثر بازسازی استخوان ناشی از تحریک مکانیکی بافت استخوانی توسط کیتوزان افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

کیتوزان
ترمیم استخوان
موش صحرائی
رادیولوژی
هیستوپاتولوژی
موضوعات

عنوان مقاله English

Effects of using chitosan (CHS) scaffolds on bone healing in rat animal model: radiological and histopathological evaluations

نویسندگان English

Fatemeh Heidari 1
Amin Bigham-Sadegh 2
Ahmad Oryan 3
Abdolhamid Meimandi-Parizi 4
Alireza Shaikhzadeh 5
Seyed Ali Afzali 6
Maryam Asgari 6
1 Department of Veterinary surgery and radiology
2 Shiraz University
3 Professor, Department of Pathology, Faculty of Veterinary Medicine, Shiraz University, Shiraz, Iran
4 . Professor, Department of surgery and Radiology, Faculty of Veterinary Medicine, Shiraz University, Shiraz, Iran
5 Resident of Surgery, Faculty of Veterinary Medicine, University of Shiraz, Shiraz, Iran
6 Graduated in general veterinarian
چکیده English

Abstract

Introduction: Bone fracture is one of the most common bone injuries in the world. It is, therefore, not surprising that bone healing is a critical orthopedic problem. Currently, bone grafts (autografts, allografts and xenografts) have been used as bone replacement strategies. The purpose of this study was to evaluate the efficacy of application of chitosan (CHS) as an osteo-inducer in the process of bone healing.
Materials and Methods: Fifteen male rats, in the same age and weight range, were divided into three groups of 5. 3 mm of metaphysis of the radius bone of each animal was removed. The defect was left empty in the first , filled with autograft in the second ,and filled with CHS in the third group. Radiographs of the defects were obtained on 28th and 56th day post-operation. The animals were euthanized according to human ethics and the defects were investigated histologically on the 56th post-operation day.
Results and Discussion: According to radiographic and histopathologic results, CHS indicated a improved effect ,and improved bone healing process in comparison with the other two treatment modalities.
Conclusion: It can be concluded that use of chitosan improves the potential for bone formation and bone healing criteria. These composite materials, however, deserve more studies.

کلیدواژه‌ها English

Chitosan
Bone healing
Radiology
Histopathology
Rat
1         Indurkar A, Choudhary R, Rubenis K, Locs J. Role of carboxylic organic molecules in interfibrillar collagen mineralization. Front Bioeng Biotechnol. 2023;11:1150037. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1150037.
2         Šromová V, Sobola D, Kaspar P. A Brief Review of Bone Cell Function and Importance. Cells. 2023; 12(21):2576. doi: 10.3390/cells12212576.
3         Huang E.E, Zhang N, Ganio E.A, Shen H, Li X, Ueno M, et al. Differential dynamics of bone graft transplantation and mesenchymal stem cell therapy during bone defect healing in a murine critical size defect. J Orthop Translat. 2022;36:64-74. DOI: 10.1016/j.jot.2022.05.010.
4         Ghiasi M.S, Chen J, Vaziri A, Rodriguez E.K, Nazarian A. Bone fracture healing in mechanobiological modeling: A review of principles and methods. Bone Rep. 2017;6:87-100. DOI: 10.1016/j.bonr.2017.03.002
5         Toosi S, Behravan N, Behravan J. Nonunion fractures, mesenchymal stem cells and bone tissue engineering. J Biomed Mater Res A. 2018;106(9):2552-62. DOI: 10.1002/jbm.a.36433.
6         Einhorn T.A, Gerstenfeld L.C. Fracture healing: mechanisms and interventions. Nat Rev Rheumatol. 2015;11(1):45-54. DOI: 10.1038/nrrheum.2014.164.
7         Ul-Islam M, Alabbosh K.F, Manan S, Khan S, Ahmad F, Ullah M.W. Chitosan-based nanostructured biomaterials: Synthesis, properties, and biomedical applications. Adv Ind Eng Poly Res. 2024;7(1):79-99.
8         Pattnaik S, Nethala S, Tripathi A, Saravanan S, Moorthi A, Selvamurugan N. Chitosan scaffolds containing silicon dioxide and zirconia nano particles for bone tissue engineering. Int J Biol Macromol. 2011;49(5):1167-72. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2011.09.016.
9         Ibrahim L.M, Jassim R.K,, Al Gabban A. Biomechanical and histomorphometric analysis of max phase (Ti2AlC) alloy as an implant. J Res Med Dent Sci. 2022;10(8):51–7.
10      Fadhil E, Dosh R.H, Wally Z.J, Haider J. Histological evaluation of the effects of bone morphogenetic protein 9 and angiopoietin 1 on bone healing. J Taibah Univ Med Sci. 2023;18(5):954-63. DOI: 10.1016/j.jtumed.2023.02.005.
11      Oryan A, Bigham-Sadegh A, Abbasi-Teshnizi F. Effects of osteogenic medium on healing of the experimental critical bone defect in a rabbit model. Bone. 2014;63:53-60. DOI: 10.1016/j.bone.2014.02.010.
12      Gao H, Huang J, Wei Q, He C. Advances in Animal Models for Studying Bone Fracture Healing. Bioengineering (Basel). 2023;10(2):201. DOI: 10.3390/bioengineering10020201.
13      Brodsky S.L, Lichtenstein B. The Gold Standard and the Pyrite Principle: Toward a Supplemental Frame of Reference. Front Psychol. 2020;11:562. DOI: 10.3389/fpsyg.2020.00562.
14      Math K.R, Berkowitz J.L, Paget S.A, Endo Y. Imaging of Musculoskeletal Infection. Rheum Dis Clin North Am. 2016;42(4):769-84. DOI: 10.1016/j.rdc.2016.07.010.
15      Knox A.M, McGuire A.C, Natoli R.M, Kacena M.A, Collier C.D. Methodology, selection, and integration of fracture healing assessments in mice. J Orthop Res. 2021;39(11):2295-309. DOI: 10.1002/jor.25172.
16      Han Z, Bhavsar M, Leppik L, Oliveira K.M.C, Barker J.H. Histological Scoring Method to Assess Bone Healing in Critical Size Bone Defect Models. Tissue Eng Part C Methods. 2018;24(5):272-9. DOI: 10.1089/ten.TEC.2017.0497.
17      Mawazi SM, Kumar M, Ahmad N, Ge Y, Mahmood S. Recent Applications of Chitosan and Its Derivatives in Antibacterial, Anticancer, Wound Healing, and Tissue Engineering Fields. Polymers (Basel). 2024;16(10).
18      Ferraz MP. Bone Grafts in Dental Medicine: An Overview of Autografts, Allografts and Synthetic Materials. Materials (Basel). 2023;16(11):1351. DOI: 10.3390/polym16101351.
19      Saran U, Gemini Piperni S, Chatterjee S. Role of angiogenesis in bone repair. Arch Biochem Biophys. 2014;561:109-17. DOI: 10.1016/j.abb.2014.07.006.
20      Zhao X, Li P, Guo B, Ma P.X. Antibacterial and conductive injectable hydrogels based on quaternized chitosan-graft-polyaniline/oxidized dextran for tissue engineering. Acta Biomater. 2015;26:236-48. DOI: 10.1016/j.actbio.2015.08.006.
21      Ho M.H, Yao C.J, Liao M.H, Lin P.I, Liu S.H, Chen R.M. Chitosan nanofiber scaffold improves bone healing via stimulating trabecular bone production due to upregulation of the Runx2/osteocalcin/alkaline phosphatase signaling pathway. Int J Nanomedicine. 2015;10:5941-54. DOI: 10.2147/IJN.S90669.
22      Tian Y, Wu D, Wu D, Cui Y, Ren G, Wang Y, et al. Chitosan-Based Biomaterial Scaffolds for the Repair of Infected Bone Defects. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:899760. DOI: 10.3389/fbioe.2022.899760.
 
 
 
 
 
مجله جراحی استخوان و مفاصل ایران
دوره 23، شماره 2
بهار 1404
صفحه 53-59

صفحه اصلی

ارسال مقاله

تماس با ما