Cuando se producen grandes defectos, la regeneración ósea puede ser apoyada por injertos óseos y estímulos biofísicos como la estimulación eléctrica y magnética (EMS). Los modos de EMS clínicamente establecidos son bobinas externas e implantes quirúrgicos como un sistema de tornillo electroinductivo, que combina un campo magnético y eléctrico , por ejemplo, para el tratamiento de necrosis ósea avascular o pseudoartrosis. Para la optimización de este sistema de implante, se diseñó una configuración de prueba in vitro para investigar los efectos del EMS en los osteoblastos humanos en diferentes andamios 3D (basados en fosfato de calcio y colágeno). Antes de los experimentos celulares, simulaciones numéricas de la configuración, así como la validación experimental, a través de mediciones de la eléctrica.Se realizaron los parámetros inducidos por EMS. Los osteoblastos humanos (3 x 10 (5) células) se sembraron en los andamios y se cultivaron. Después de 24 h, los implantes de tornillo (Stryker ASNIS III s-series) se centraron en los andamios y se aplicó EMS (3 × 45 min por día a 20 Hz) durante 3 días. La viabilidad celular y la síntesis de colágeno tipo 1 (Col1) se determinaron posteriormente. La simulación numérica y la validación mostraron una distribución adecuada del campo eléctrico dentro de los andamios. Las mediciones experimentales del potencial eléctrico revelaron solo una desviación mínima de la simulación. La respuesta celular a la estimulación varió con el material del andamio y el modo de estimulación.. Las células estimuladas con EMS mostraron una disminución significativa de la actividad metabólica, en particular en los andamios de colágeno. En contraste, la proporción de actividad metabólica / Col1 aumentó significativamente en los andamiajes de colágeno y fosfato de calcio no sinterizado después de 3 días. La estimulación magnética exclusiva mostró tendencias similares pero no significativas en la actividad metabólica y la síntesis de Col1. Las pruebas celulares demuestran que la nueva configuración de prueba es una herramienta valiosa para las pruebas in vitro y la optimización de parámetros del sistema de tornillo electroinductor utilizado clínicamente. Combina la estimulación magnética y eléctrica , permitiendo investigaciones in vitro de su influencia en los osteoblastos humanos.
Establecimiento de una novedosa configuración de prueba in vitro para la estimulación eléctrica y magnética de osteoblastos humanos. PC Grunert, A. Jonitz-Heincke, Y. Su, R. Souffrant, D. Hansmann, H. Ewald, A. Krüger, W. Mittelmeier, R. Bader. Biochis de biochem celular. 2014 nov; 70 (2): 805–817. doi: 10.1007 / s12013-014-9984-6
