In Vivo Analysis of a Biodegradable Magnesium Alloy Implant in an Animal Model Using Near-Infrared Spectroscopy

体内 生物医学工程 材料科学 近红外光谱 植入 镁合金 外科 光学 冶金 医学 生物 生物技术 物理
作者
Anna Mathew,Hafiz Wajahat Hassan,O. Korostynska,Frank Westad,Eduarda Mota-Silva,Luca Menichetti,Peyman Mirtaheri
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:23 (6): 3063-3063
标识
DOI:10.3390/s23063063
摘要

Biodegradable magnesium-based implants offer mechanical properties similar to natural bone, making them advantageous over nonbiodegradable metallic implants. However, monitoring the interaction between magnesium and tissue over time without interference is difficult. A noninvasive method, optical near-infrared spectroscopy, can be used to monitor tissue's functional and structural properties. In this paper, we collected optical data from an in vitro cell culture medium and in vivo studies using a specialized optical probe. Spectroscopic data were acquired over two weeks to study the combined effect of biodegradable Mg-based implant disks on the cell culture medium in vivo. Principal component analysis (PCA) was used for data analysis. In the in vivo study, we evaluated the feasibility of using the near-infrared (NIR) spectra to understand physiological events in response to magnesium alloy implantation at specific time points (Day 0, 3, 7, and 14) after surgery. Our results show that the optical probe can detect variations in vivo from biological tissues of rats with biodegradable magnesium alloy "WE43" implants, and the analysis identified a trend in the optical data over two weeks. The primary challenge of in vivo data analysis is the complexity of the implant interaction near the interface with the biological medium.
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