Tissue integration patterns of non-crosslinked and crosslinked collagen membranes: an experimental in vivo study

Abstract

Purpose: Non-crosslinked and crosslinked collagen membranes are known to exhibit distinct degradation characteristics, resulting in contrasting orientations of the adjacent tissues and different biological processes. The aim of this study was to conduct a histomorphometric assessment of non-crosslinked and crosslinked collagen membranes regarding neovascularization, tissue integration, tissue encapsulation, and biodegradation. Materials and Methods: Guided bone regeneration was performed using either a non-crosslinked (BG) or a crosslinked collagen membrane (CM) in 15 beagle dogs, which were euthanized at 4, 8, and 16 weeks (n=5 each) for histomorphometric analysis. The samples were assessed regarding neovascularization, tissue integration, encapsulation, the remaining membrane area, and pseudoperiosteum formation. The BG and CM groups were compared at different time periods using nonparametric statistical methods. Results: The remaining membrane area of CM was significantly greater than that of BG at 16 weeks; however, there were no significant differences at 4 and 8 weeks. Conversely, the neovascularization score for CM was significantly less than that for BG at 16 weeks. BG exhibited significantly greater tissue integration and encapsulation scores than CM at all time periods, apart from encapsulation at 16 weeks. Pseudoperiosteum formation was observed in the BG group at 16 weeks. Conclusions: Although BG membranes were more rapidly biodegraded than CM membranes, they were gradually replaced by connective tissue with complete integration and maturation of the surrounding tissues to form dense periosteum-like connective tissue. Further studies need to be performed to validate the barrier effect of the pseudoperiosteum. 목적:비가교화 및 가교화 된 콜라겐 차단막은 분해 특성의 차이로 인해 서로 다른 생물학적치유 양상을 나타낸다. 이 연구의 목적은 비가교화 및 가교화 된 콜라겐 차단막을 혈관화, 주변 조직과의 융화 및 캡슐화, 생분해와 관련하여 조직학적으로 비교 평가하는 것이다. 방법: 15마리의 비글개에서 비가교화(BG) 또는 가교화 된 콜라겐 차단막(CM)을 사용하여 골유도재생술을 시행하였고 4주, 8주, 16주에 5마리씩 안락사 하였다. 신생 혈관의 수, 조직 융화 및 캡슐화의 정도, 잔존 차단막의 면적, 가성골막 형성의 여부를 조직학적으로 평가하였다. 이후 비모수적 통계방법을 사용하여 군간, 기간별 비교가 이루어졌다. 결과: 16주차에 잔존 차단막의 면적은 CM 군이 BG 군 보다 유의하게 컸다. 반대로, 신생혈관 점수는 BG 군이 CM 군보다 유의하게 컸다. BG는 16주차의 캡슐화 점수를 제외하고 모든 기간에서 CM보다 훨씬 더 높은 조직 융화 및 캡슐화 점수를 나타냈다. BG 군에서 16주차에는 가성골막의 형성이 관찰되었다. 결론: 비가교화 콜라겐 차단막은 가교화 된 차단막보다 빠르게 흡수되지만, 치밀한 결합 조직으로 대체되고 주변 조직과 긴밀히 융화되어 골막과 유사한 조직을 형성한다. 새롭게 형성된 가성골막의 역할을 검증하기 위해서는 추가 연구가 수행되어야 한다.