Effects of platelet-rich plasma on bone healing in combination with autogenous bone and bone substitutes in critical-size defects
An animal experiment
Abstract
enAbstract Objectives: An animal study was carried out to investigate the influence of platelet-rich plasma (PRP) on the regeneration of bony defects.
Material and methods: Critical-size defects in the forehead region of a mini-pig were filled with randomly distributed combinations of autogenous bone, tricalcium-phosphate granules (CeraSorb™), bovine spongious blocks (BioOss™) and a bovine bone inducing collagenous sponge (Colloss™) with and without PRP in two preparations (Cusasan, 3i). The animals were killed after 2, 4 and 12 weeks. The specimens were evaluated microradiographically and immunohistologically.
Results: Autologous bone (38±9.9%) and Colloss (52.6±4.0%) showed the highest remineralization rates at 2 weeks. The initial high expression of BMP-2 in the Colloss®-group gives evidence of an early initiation of bony regeneration. At 2 weeks PRP ad modum 3i was able to enhance bone healing significantly (P=0.028) only when applied in combination with autogenous bone (62.8±1.6%). Four weeks after surgery, both PRP preparations did no longer increase bony regeneration in the autogenous groups. The osteoconductive effect of Bio-Oss™ (38.7±5.5%) and CeraSorb™ (41±4.9%) was remarkable as well 4 weeks after surgery. Nevertheless, the addition of PRP hardly influenced bony regeneration, ceramic degradation or cytokine expression when bone substitutes were applied. At 12 weeks, the level of reossification had adjusted similarly in all groups.
Conclusion: PRP did not add additional benefit when xenogenic bone substitutes were used. However, a significant effect on bone regeneration was found in the autogenous group initially when PRP is added.
Résumé
frUne étude animale a été effectuée pour étudier l'influence du plasma-riche en plaquettes (PRP) sur la régénération de lésions osseuses. Des lésions de dimensions critiques créées dans le front de cochons nains ont été comblées par des combinaisons randomisées d'os autogène, de granules de tri-calcium-phosphate (CeraSorbTM), de blocs spongieux bovins (BioOssTM) et une éponge collagène induisant l'os bovin (CollossTM) avec ou sans PRP dans les deux préparations (Cusasan, 3i). Les animaux ont été tués après deux, quatre et douze semaines. Les échantillons ont étéévalués micro-radiographiquement et immunohistologiquement. L'os autogène (38±9,9%) et Colloss (52,6±4,0%) apportaient les taux de reminéralisation les plus importants à deux semaines. La haute expression initiale de BMP-2 dans le groupe Colloss® donne une preuve d'une initiation précoce de la régénération osseuse. A deux semaines PRP ad modum 3i était capable d'augmenter la guérison osseuse de manière significative (p=0,028) mais seulement lorsqu'il était appliqué en association avec l'os autogène (62,8±1,6%). Quatre semaines après la chirurgie les deux préparations PRP n'augmentaient plus la régénération osseuse dans les groupes autogènes. L'effet ostéoconductif du Bio-OssTM (38,7±5,5%) et du CeraSorbTM (41±4,9%) était remarquable aussi quatre semaines après la chirurgie. Cependant, l'addition de PRP n'influençait que très peu la régénération osseuse, la dégradation de la céramique ou l'expression de la cytokine lorsque les substituts osseux étaient utilisés. A douze semaines le niveau de la réossification s'était ajusté de façon identique dans tous les groupes. Le plasma riche en plaquettes n'apportait pas un effet bénéfique additionnel lorsque des substituts osseux xénogéniques étaient utilisés. Cependant, un effet significatif sur la régénération osseuse était constaté dans le groupe autogène au départ lorsque PRP était ajouté.
Zusammenfassung
deDer Einfluss eines plättchenangereicherten Plasmas auf die Knochenheilung, wenn Defekten von kritischer Grösse mit einem Gemisch aus autologem Knochen und Ersatzstoffen angefüllt werden - ein Tierexperiment. Ziel: Man führte zur Untersuchung des Einflusses eines mit Plättchen angereicherten Plasmas (PRP) auf die Regeneration von Knochendefekten eine Tierstudie durch.Material und Methode: Nach einer rein zufälligen Auswahl füllte man Knochendefekte von kritischer Grösse im vorderen Schädelbereich eines Meerschweinchens mit autologem Knochen, Körnern aus Tri-Calcium-Phosphat (CeraSorb®), Spongiosablöcken aus Rinderknochen (BioOss®) oder einem aus Rinderknochen gewonnenen Kollagenschwamm (Colloss®) auf. All diese Präparate waren entweder mit PRP in zwei verschiedenen Herstellungsarten (Cusasan, 3i) angereichert, oder enthielten kein PRP. Man opferte die Tiere nach 2, 4 und 12 Wochen. Die Präparate wurden dann microradiographisch und immunohistologisch untersucht.Resultate: Nach zwei Wochen zeigten der autologe Knochen (38+9.9%) und Colloss (52.6+4.0%) die höchsten Mineralisationsrate. Die initial sehr hohe Ausscheidung von BMP-2 in der Colloss®-Gruppe ist Indiz für das sehr frühe Einsetzen der Knochenregeneration. Nach zwei Wochen war das PRP (ad modum 3i) nur dann in der Lage die Knochenheilung signifikant zu steigern (p=0.028), wenn es in Kombination mit autologem Knochen angewendet worden war (62.8+1.6%). Vier Wochen nach der Chirurgie vermochte in der Gruppe mit autologem Knochen keines der zwei PRP-Präparate die Knochenregeneration weiter zu beschleunigen. Der osteokonduktive Einfluss von Bio-Oss® (38.7+5.5%) und CeraSorb® (41+4.9%) war auch vier Wochen nach dem chirurgischen Eingriff noch beachtlich. Der Zusatz von PRP zu den Knochenersatzstoffen beeinflusste die Knochenregeneration, den Abbau der Keramikmasse oder die Ausscheidung von Zytokinen kaum. Nach 12 Wochen war der Stand der Reossifikation in allen Gruppen nahezu identisch.Zusammenfassung: Ein plättchenangereichertes Plasma brachte bei kombiniertem Einsatz mit einem Xenotransplantat keine zusätzlichen Vorteile. Man konnte jedoch mit dem Zusatz von PRP zum autologem Knochen in der Anfangsphase der Heilung einen signifikanten Einfluss auf die Knochenregeneration feststellen.
Resumen
esObjetivos: Se llevó a cabo un estudio animal para investigar la influencia del plasma rico en plaquetas (PRP) en la regeneración de defectos óseos. Material y métodos: Se rellenaron defectos de tamaño crítico en la región frontal de un mini-cerdo con combinaciones distribuidas aleatoriamente de hueso autógeno, gránulos de fosfato tricálcico (CeraSorbTM), bloques de esponjosa bovina (BioOssTM) y esponjas colágenas bovinas inductoras óseas (CollossTM) con y sin PRP en dos preparaciones (Cusasan, 3i). Los animales se sacrificaron tras 2, 4 y 12 semanas. Los especímenes se evaluaron microrradiograficamente e inmunohistologicamente. Resultados: El hueso autólogo (38±9.9%) y el Colloss (52.6±4.0%) mostraron los índices de remineralización mas altos a las dos semanas. La expresión inicial elevada de BMP-2 en el grupo Colloss® da una evidencia de una iniciación temprana de regeneración ósea. A las dos semanas el PRP ad modum 3i fue capaz de realzar la cicatrización ósea significativamente (p=0.028) solo cuando se aplicó en combinación con hueso autógeno (62.8±1.6%). Cuatro semanas tras la cirugía ambas preparaciones de PRP no aumentaron más la regeneración ósea en los grupos autógenos. El efecto osteoconductivo del BioOssTM (38.7±5.5%) y del CeraSorbTM (41±4.9) fue notable también a las cuatro semanas tras la cirugía. Sin embargo, la adición de PRP difícilmente influyó en la regeneración ósea, en la degradación cerámica o en la expresión citoquina cuando se aplicaron sustitutos óseos. A las 12 semanas el nivel de reosificación se había ajustado similarmente en todos los grupos. Conclusión: El plasma rico en plaquetas no añadió ningún beneficio adicional cuando se usaron sustitutos óseos xenogénicos. De todos modos, se encontró un efecto significativo en la regeneración ósea en el grupo autógeno inicialmente cuando se añade PRP.
