Prevention of buccal bone resorption using a pamidronate-loaded collagen matrix following immediate implant placement

Abstract

Aim: The aim of this experimental in vivo pilot study was to evaluate the effect of the local delivery of pamidronate within a collagen membrane on the changes in the buccal soft and hard tissue dimensions at the time of immediate implant placement and whether this effect was influenced by the placement of bone substitutes. Methods: In six beagle dogs, the distal roots of the third and fourth premolars were extracted, and immediate implants were placed. Treatment groups were randomly allocated to each socket: (i) covering the buccal bone with pamidronate-soaked collagen membrane (BP group), (ii) filling the gap defect with synthetic bone substitute (BS group), (iii) filling the gap defect with synthetic bone substitute and covering the buccal bone with pamidronate soaked collagen membrane (BP/BS group), (iv) no treatment (control group). Intraoral scanning was performed immediately after the surgery and at 20 weeks. Histomorphometric and micro- computed tomography (CT) outcomes were evaluated at 20 weeks. Results: The micro CT analysis demonstrated that the BP group showed no apparent difference in vertical bone level with residual mesial root area, while control group showed significant buccal bone resorption at the implant site. The histomorphometric analysis demonstrated that the vertical bone level of buccal plate was significantly differed between the BP and control group (0.34 ± 0.93 and 1.27 ± 0.56 mm, respectively; p = .041). There was no statistically significant difference in the horizontal ridge width (HRW 1, 2, 3) among the groups. Also, the thickness, height and buccal contours of the soft tissue did not reveal significant changes among the groups. Conclusions: The local delivery of pamidronate to the outer surface of the buccal wall at the time of immediate implant placement effectively limits buccal bone resorption. The results from the present investigation should be interpreted with caution, as well as its clinical translatability. Further investigation is needed to understand the pamidronate binding and releasing kinetic, as well as the ideal carrier of this drug for its topical application.

본 연구는 생채 내에서 수행된 선행 연구로써 연구의 목적은, 즉시 임플란트 식립 후 파미드로네이트를 적용한 콜라겐 멤브레인을 국소적으로 적용했을 때 협측 연조직 및 경조직의 차원 변화에 미치는 영향을 평가하는 것이었으며, 이 효과가 골이식재의 사용에 의해 영향을 받는지를 확인하는 것이었다. 성견 6마리를 대상으로 양측 하악 제3, 제4 소구치의 원심 치근을 발치하고 즉시 임플란트를 식립하였다. 발치와는 무작위로 다음과 같은 순서로 배정되었다: (i) 아무런 처치를 하지 않은 대조군(control군), (ii) 파미드로네이트를 적용한 콜라겐 멤브레인을 협측골에 위치시킨 군(BP군), (iii) 합성 골이식재로 결손부를 충전한 군(BS군), (iv) 합성 골이식재로 결손부를 충전하고, 파미드로네이트를 적용한 콜라겐 멤브레인을 골에 위치시킨 군(BP/BS군). 수술 직후와 20주 후 구강스캔을 시행하였으며, 20주 후 조직형태계측 및 Micro CT 분석을 수행하여 평가하였다. Micro CT 분석 결과, BP군은 잔존 근심 치근 부위와 수직적 골 높이에서 유의한 차이가 없었으나 대조군은 임플란트 식립 부위에서 협측 골 흡수가 유의하게 나타났다(그림.1). 조직학적 분석 결과, 대조군에서는 협측골의 치관측 1/3 부위에서 현저한 골흡수가 관찰된 반면, BP군에서는 협측골이 잘 유지되어 있어 대조군과 뚜렷한 차이를 보였다. BS군에서는 일부 이식된 골대체재가 발치와 외부에서 섬유성 조직으로 둘러싸인 상태로 관찰되었으며, 염증 반응은 나타나지 않았다. BP/BS군의 고배율 조직학적 소견에서는 협측골의 바깥쪽 표면에 제한적인 골 재형성이 나타났고, 안쪽 표면에서는 성숙된 골 구조가 관찰되었다. 또한 임플란트 표면을 따라 신생골이 형성되어 있었으며, 협측 간극은 풍부한 혈관을 포함한 신생골로 충전된 양상을 보였다(그림.2). 조직형태계측학적 분석 결과에서는 BP군과 대조군 간 협측골의 수직적 골 높이가 통계적으로 유의한 차이를 보였다(BP군: 0.34 ± 0.93 mm, 대조군: 1.27 ± 0.56 mm; p = .041). 그러나 수평 치조골 폭(HRW 1, 2, 3)은 각 군 간에 통계적으로 유의한 차이가 없었다(표.1). 결론적으로 즉시 임플란트를 식립할 때 협측골 외측에 파미드로네이트를 국소적으로 적용하면 협측골의 흡수를 효과적으로 억제할 수 있었다. 하지만 연구 여러 한계점이 존재하기 때문에 연구 결과에 대한 신중한 해석이 필요하며, 임상에 적용할 때에도 주의가 필요하다. 향후 파미드로네이트가 뼈에 어떻게 결합하고 방출되는지에 대한 연구가 더 필요하고, 이 약물을 국소적으로 적용시 적합한 전달체에 대해서도 추가적인 연구가 필요하다.