PROJECT KU Leuven-8ee41238-f839-4280-b0fa-360c9a289c70

Source DB	nl
Institution	KU Leuven
Code	8ee41238-f839-4280-b0fa-360c9a289c70
Unit	f2bf5275-c166-4fa0-9046-65ef450faacb
Begin	9/11/2018
End	9/11/2022
title fr
title nl	Weefseltechnologie voor TMJ-vervanging door gebruik van biomimetische calciumfosfaat / BMP-2 gecoate 3D-geprinte implantaten
title en	Tissue engineering for TMJ replacement by using biomimetic calcium phosphate/BMP-2 coated 3D printed implants
Description fr
Description nl	We willen graag een TMJ-steiger ontwikkelen die 3D-geprint is op basis van titaniumlegeringen. Biomimetische calciumfosfaat (CaP) -coatings ingebouwd met BMP-2 worden op het oppervlak van de scaffold gecoat om de osteoconductieve en osteo-inductieve eigenschappen te verhogen. In de eerste fase zijn we van plan om het osteogene potentieel van de steigers te evalueren in spierbuidels gemaakt in beagle-honden. In de tweede fase zijn we van plan om een klein TMJ-defect in beagle-honden te simuleren, en de TMJ-scaffolds zullen de vorm van condylar-kop van beagle-honden nabootsen. De biocompatibiliteit en het osseointegratieniveau van de implantaten zullen worden geëvalueerd. Om dit doel te bereiken, is het project verdeeld in vier delen: 1 / Ontwerp en optimaliseer de parameters van de TMJ-steiger (2018.9-2018.11): Op basis van de CBCT-afbeelding wordt de TMJ-kop van de beaglehond gesegmenteerd en wordt een poreuze steiger van de TMJ-kop ontworpen in 3-matic-software. De poreuze structuur en porositeit zullen worden vastgesteld volgens de literatuurstudie en de poriegrootte moet worden geselecteerd volgens de coatingtechnologie. De geoptimaliseerde TMJ-steiger wordt afgedrukt met behulp van titaniumlegeringen. Dit deel wordt uitgevoerd door het team van Prof. Politis en Dr. Yi Sun van de afdeling orale en maxillo-faciale chirurgie, UZ Leuven. 2 / Oppervlakte-aanpassing (2018.12-2019.2) In dit deel worden de bedrukte steigers gecoat met BMP-2 opgenomen CaP-coating. De oppervlaktemodificatie wordt uitgevoerd door het team van prof. Liu, van de afdeling implantologie van ACTA. Prof Liu richt zich op het onderzoek naar BMP-2 en is bekend vanwege haar onderzoek en haar ervaring met het coaten van BMP-2 op titaniumlegeringen. In deze fase is het belangrijk om de hoeveelheid BMP-2 die nodig is voor het coaten te berekenen en om de afgiftesnelheid van BMP-2 in het dierlijk lichaam te regelen om het beste resultaat van botgroei in de scaffold te bereiken. 3 / Dierstudie-1: Ectopische botvorming op het implantaatoppervlak (2019.3-2019.4) De dierstudie wordt uitgevoerd in het dierencentrum, School of Stomatology, The Fourth Military Medical University, XiAn, China. De dierstudie en de gevolgde beeldanalyse zullen worden uitgevoerd door de groep van prof. Tian Lei (orale en maxillofaciale chirurg in de afdeling orale en maxillo-faciale chirurgie) en ons samen. Vierentwintigcilindersteigers (10 mm bij 10 mm) zijn ontworpen en bedrukt met Ti Alloy. De steigers zijn onderverdeeld in drie verschillende groepen: Groep 1 (G1): titanium steiger zonder coating Groep 2 (G2): titaniumsteiger met CaP-coating (geen BMP-2) Groep 3 (G3): titaniumsteiger met BMP-2-opgenomen CaP-coating Elke groep bevat acht monsters, de titaniumsteiger heeft dezelfde poreuze structuur, poriegrootte en porositeit. Vóór de dierstudie worden twee monsters uit elke groep willekeurig geselecteerd. Deze twee monsters van elke groep zullen worden geëvalueerd met behulp van de volgende methoden: scanningelektronenmicroscoop (SEM), micro-CT, mechanische test en in vitro test De rest zullen zes monsters van elke groep worden gebruikt voor de dierstudie. Groep 1 zal als controlegroep dienen. Zes beagle-honden zullen bij de dierstudie worden betrokken. De beagle-honden worden onder algemene anesthesie gebracht met behulp van Pentobarbital-natriumoplossing (3%) met 0,5 ml / kg. Elke beashond ontvangt drie verschillende titanium steigers (één monster van elke groep) in een spierbuidel. Na de operatie zullen alle steigers (in totaal 18 monsters) voor analyse aan het einde van week 5 worden opgehaald. Evaluaties van botweefselvorming zullen worden uitgevoerd om de biocompatibiliteit van de gedrukte steigers te evalueren. 4 / Dierstudie-2: TMJ-vervanging met behulp van de ontworpen 3D-geprinte TMJ-prothese (2019,5-onbepaald) Een nieuwe TMJ condylyprothese zal worden ontworpen en 3D gedrukt op basis van de resultaten van studie I. De ontworpen prothese zal de echte condylus op beaglehonden vervangen, en de functionaliteit en het osseointegratie-effect zullen worden vergeleken met beaglehonden die commerciële TMJ-prothese gebruiken. Twaalf beagle-honden zouden in dit onderzoek worden gebruikt, waarbij hun condylus aan de linkerkant wordt vervangen door op maat gemaakte prothese waarvan is aangetoond dat deze het meest efficiënt is in studie I (experimentzijde). Aan de andere kant zouden de condylussen worden vervangen door een commerciële op maat gemaakte prothese die is gemaakt van CoCrMo-legering (besturingszijde). De prothese in zowel de experimentele als de controlekant zou na 3 en 6 maanden worden weggesneden. En de botingroei en biocompatibiliteit zullen worden getest door: radiografische beeldvorming en kwantificatie, Micro-CT en biomechanische eigenschappen.
Description en	We would like to develop a TMJ scaffold which is 3D printed based on titanium alloys. Biomimetic calcium phosphate (CaP) coatings incorporated with BMP-2 will be coated on the surface of the scaffold to increase the osteoconductive and osteoinductive properties. In the first stage,we plan to evaluate the osteogenic potential of the scaffolds in muscle pouches made in beagle dogs. In the second stage, we plan to simulate a small TMJ defect in beagle dogs, and the TMJ scaffolds will mimic the shape of condylar head of beagle dogs.The biocompatibility and osseointegration level of the implants will be evaluated. To achieve this goal, the project is divided in four parts: 1/ Design and optimize the parameters of the TMJ scaffold (2018.9-2018.11): Based on the CBCT image, the TMJ head of the beagle dog will be segmented and a porous scaffold of the TMJ head will be designed in 3-matic software. The porous structure and porosity will be fixed according to the literature study, and the pore size needs to be selected according to the coating technology. The optimized TMJ scaffold will be printed using titanium alloys. This part will be performed by the team of Prof. Politis and Dr. Yi Sun from department of oral and maxillofacial surgery, UZ Leuven. 2/ Surface modification (2018.12-2019.2) In this part, the printed scaffolds will be coated BMP-2 incorporated CaP coating. The surface modification will be performed by the team of Prof. Liu, from the department of implantology from ACTA. Prof. Liu focus on the research on BMP-2, and is reknown for her research and her experience in coating BMP-2 on titanium alloys. In this stage, it is important to calculate the amount of BMP-2 needed for coating and to control the release speed of BMP-2 in the animal body to achieve the best result of bone in-growth in the scaffold. 3/ Animal study-1: Ectopic bone formation on the implant surface (2019.3-2019.4) The animal study will be performed at the animal center, School of Stomatology, The Fourth Military Medical University, Xi’An, China. The animal study and the followed image analysis will be performed by the group of Prof. Tian Lei (oral and maxillofacial surgeon in the department of oral and maxillofacial surgery) and us together. Twenty-four-cylinder scaffolds (10 mm by 10mm) are designed and printed using Ti Alloy. The scaffolds are divided in to three different groups: Group 1 (G1): Titanium scaffold without coating Group 2 (G2): Titanium scaffold with CaP coating (no BMP-2) Group 3 (G3): Titanium scaffold with BMP-2-incorporated CaP coating Each group contains eight samples, the titanium scaffold has the same porous structure, pore size and porosity. Before the animal study, two samples from each group will be selected randomly. These two samples from each group will be evaluated using the following methods:scanning electron microscope (SEM), micro-CT, mechanical test and in vitro test The rest six samples from each group will be used for the animal study. Group 1 will serve as control group. Six beagle dogs will be involved in the animal study. The beagle dogs will be put under general anesthesia using Pentobarbital sodium solution (3%) with 0.5ml/kg. Each beagle dog receives three different titanium scaffolds (one sample from each group) in muscle pouch. After the operation, all the scaffolds (18 samples in total) will be retrieved for analysis at the end of Week 5. Evaluations of bone tissue formation will be performed to evaluate the biocompatibility of the printed scaffolds. 4/ Animal study-2: TMJ replacement using the designed 3D printed TMJ prosthesis (2019.5-undetermined) A new TMJ condyle prosthesis will be designed and 3D printed based on the results of study I. The designed prosthesis will replace the real condyle on beagle dogs, and the functionality and osseointegration effect will be compared to beagle dogs using commercial TMJ prosthesis. Twelve beagle dogs would be used in this study, with their condyles on the left side replaced by custom-made prosthesis which is proved to be most efficient in study I (experiment side). On the other side, the condyles would be replaced by commercial custom-made prosthesis which is made from CoCrMo alloy (control side). The prosthesis in both experimental and control side would be excised after 3 and 6 months. And the bone ingrowth and biocompatibility will be tested by: radiographic imaging and quantification, Micro-CT and biomechanical properties.
Qualifiers	- Biomaterials - Prostheses and implants - Temporomandibular Joint -
Personal	Politis Constantinus, Gu Yifei, Jacobs Reinhilde
Collaborations