Polikaprolakton, β-trikalsiyum fosfat ve hyalüronik asit içeren kompozit biyoblokların (scaffoldların) rat tibialarında oluşturulan kemik defekti iyileşmesine etkisinin histopatolojik ve biyokimyasal incelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, polikaprolakton (PCL), β-trikalsiyum fosfat (β-TCP) ve hyalüronik asit (HA) içeren kompozit biyoblok (scaffold) yapıların deneysel kemik defekti modelinde kemik iyileşmesi üzerine etkilerinin biyokimyasal ve histopatolojik olarak değerlendirilmesidir. Bu çalışmada rat tibiasında oluşturulan kemik defekti modeli kullanıldı. Denekler; kontrol grubu (C), defekt grubu (D), defekt + ksenogreft grubu (XG) ve defekt + kompozit scaffold grubu (SC) olmak üzere dört gruba ayrıldı. Her grupta başlangıçta 12 denek planlanmış olup, kontrol grubunda bir denek anesteziye bağlı komplikasyon nedeniyle kaybedildiği için analizler 11 denek üzerinden gerçekleştirilmiştir. Deney süresi sonunda elde edilen örneklerde kemik metabolizmasının değerlendirilmesi amacıyla serum tip I kollajenin C-terminal telopeptidi (CTX-I) ve osteokalsin düzeyleri ölçüldü. Histopatolojik incelemede inflamasyon, vaskülarizasyon ve kemik oluşumu HUO skoru ile değerlendirildi. İstatistiksel analizler, verilerin dağılım özelliklerine uygun parametrik ve non-parametrik testler kullanılarak gerçekleştirildi. Telopeptit düzeyleri açısından gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmadı (p>0,05). Osteokalsin düzeylerinde ise gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık bulundu (p<0,05) ve bu farkın kontrol grubu ile biyomateryal uygulanan gruplar arasında olduğu belirlendi. Histopatolojik değerlendirmede inflamasyonun en yüksek ksenogreft grubunda, en düşük ise kontrol ve kompozit scaffold grubunda olduğu gözlendi. Vaskülarizasyon en belirgin ksenogreft grubunda izlenirken, en yüksek kemik oluşumu HUO skorları ile değerlendirildiğinde kompozit scaffold grubunda saptandı (p<0,05). Elde edilen bulgular, PCL, β-TCP ve HA içeren kompozit scaffoldun kemik rejenerasyonunu anlamlı düzeyde artırdığını, yüksek biyouyumluluk gösterdiğini ve minimal inflamatuar yanıt oluşturduğunu ortaya koymaktadır. Bu biyomateryalin, özellikle kritik boyuta yakın kemik defektlerinin tedavisinde umut verici bir alternatif olabileceği düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Kemik iyileşmesi, polikaprolakton, β-trikalsiyum fosfat, hyalüronik asit, scaffold, osteokalsin, telopeptit

The aim of this study was to evaluate the effects of composite biomaterials containing polycaprolactone (PCL), β-tricalcium phosphate (β-TCP), and hyaluronic acid (HA) on bone healing in an experimental bone defect model using biochemical and histopathological analyses. In this study, a tibial bone defect model was created in rats. The subjects were divided into four groups: control group, defect group, defect + xenograft group, and defect + composite scaffold group. Initially, 12 animals were allocated to each group; however, one animal in the control group was lost due to anesthesia-related complications, and the analyses were therefore performed on 11 animals in that group. At the end of the experimental period, serum C-terminal telopeptide of type I collagen (CTX-I) and osteocalcin levels were measured to assess bone metabolism. Histopathological evaluation included inflammation, vascularization, and bone formation using the HUO scoring system. Statistical analyses were performed using appropriate parametric and non-parametric tests based on data distribution. No statistically significant difference was found among the groups in terms of telopeptide levels (p>0.05). However, osteocalcin levels showed a statistically significant difference (p<0.05), mainly between the control group and the biomaterial-treated groups. Histopathological analysis revealed that inflammation was highest in the xenograft group and lowest in the control and composite scaffold groups. Although vascularization was most prominent in the xenograft group, the highest bone formation, as assessed by HUO scores, was observed in the composite scaffold group (p<0.05). The findings indicate that the composite scaffold containing PCL, β-TCP, and hyaluronic acid significantly enhances bone regeneration, exhibits high biocompatibility, and induces minimal inflammatory response. This biomaterial may be considered a promising alternative for the treatment of near-critical-sized bone defects. Keywords: Bone healing, polycaprolactone, β-tricalcium phosphate, hyaluronic acid, scaffold, osteocalcin, telopeptide