Hydroxyapatite (HA) based bioceramics have been developed to treat bone defects for the last 30 years. Doping HA with elements is a common approach to increase mechanical strength, biocompatibility and osteointegrity. Bone morphogenetic protein (BMP)-containing bioceramic composites enhance osteointegrity and induce bone formation. Strontium(Sr) is currently used to treat osteoporosis clinically as this element inhibits bone resorption and stimulates bone formation. In this study, HA was doped with silicon (Si), Sr, BMP-2 and evaluated in cortical bone defect healing. Ceramics were produced and tested mechanically after characterization. Sr release from ceramics was assessed.Ceramics were further evaluated in in vitro and in vivo conditions X-ray diffraction analysis results of HA were in line with the literature and Sr-Si-HA ceramics showed similar intensities with HA. Ceramics had 36.9 to 41.6% porosity. Compression strength of Sr1000-Si-HA ceramics was 117.5 MPa which was more than that of the other groups. Consistent Sr release was observed in the Sr1000-Si-HA and the Sr250-Si-HA groups.Sr1000-Si-HA and Sr250-Si-HA ceramics showed higher cellular proliferation rates than the other groups in vitro. BMP addition increased alkaline phosphatase activities and DNA amounts. BMP-Sr-Si-HA group presented higher (0.304±0.02 g/cm2) bone mineral density values than the other groups 4 weeks after implantation however differences between groups were not significant in vivo. Sr-Si-HA and BMP-Sr-Si-HA composites stimulated new bone formation at cortical bone defects of tibia according to micro computerized-tomography and histological results. Findings of this study promote future research on Sr containing bioceramics in treatment of orthopedic problems.

Hidroksiapatit(HA) temelli seramikler kemikte defekt tedavisi için son 30 yıldan beri geliştirilmektedir. HA kırılgan bir yapıda olduğu için, mekanik direncinin, biyouyumluluğunun arttırılması ve kemikle bütünleşmesini sağlamak için çeşitli elementlerle desteklenmeye çalışılmaktadır. Kemik morfogenetik protein(BMP) içeren kompozitler, implantın kemikle bütünleşmesini ve yeni kemik oluşumu arttırır. Stronsiyum(Sr) kemik rejenerasyonunu teşvik edip, kemik rezorpsiyonunu önlediği için osteoporoz tedavisinde kullanılmaktadır.Bu çalışmada Silisyum(Si) ve Sr ile desteklenmiş HA seramikleri, BMP-2 ile takviye edilerek kortikal kemikte defekt tedavisi açısından değerlendirilmiştir. Seramikler karakterizasyon testlerinin ardından mekanik açıdan test edilmiştir. Seramiklerden Sr salımı da incelenmiştir. Ayrıca,biyoseramikler, hücre kültürü ve in vivo koşullarda değerlendirilmiştir.HA'nın X ray-difraksiyon testi sonuçları diğer araştırmaların sonuçlarına uyum göstermiştir ve Sr-Si-HA seramiklerinin intensity değerleri HA ile benzerlik göstermektedir. Seramiklerin gözenekliliklerinin % 36.9-41.6 oranında olduğu tespit edilmiştir. Sr(1000ppm)-Si-HA seramiklerinin kompresyon direnci 117.51 MPa olarak ölçülmüştür ve bu değer karşılaştırılan diğer seramikler gruplarınınkinden daha yüksektir. Sr(1000ppm)-Si-HA veSr(250ppm)-Si-HA gruplarında istikrarlı Sr salımı gözlenmiştir. Hücre kültür sonuçlarına göre, Sr(1000ppm)-Si-HA ve Sr(250ppm)-Si-HA seramiklerinin hücresel proliferasyon etkisi diğer gruplardan daha fazla ölçülmüştür.Seramiklere BMP ilavesi ile hücre kültür ortamında alkalen fosfataz (ALP)aktivitesinde ve DNA miktarında artış gözlenmiştir. In vivo deney sonuçlarına göre, implantasyondan 4 hafta sonra, BMP-Sr-Si-HA grubunda diğer gruplara göre daha yüksek kemik mineral yoğunluğu 0.304±0.02 g/cm2 olarak gözlenmiştir. Ancak grupların BMD değerleri arasındaki farklılıklar istatistiksel olarak anlamlı çıkmamıştır. Buna rağmen mikro bilgisayarlı-tomografi analiz ve histolojik incelemelere göre, BMP-Sr-Si-HA ve Sr-Si-HA seramikleri,tibiadaki kortikal defekt alanlarında yeni kemik oluşumunu diğer gruplara oranla daha çok arttırmıştır. Bu çalışmanın sonuçları ortopedik problemlerin tedavisinde Sr içeren biyoseramiklerin araştırmalarını teşvik etmektedir.