By virtue of certain design features, bone anchored metal implants can be made to elicit a strong initial osteogenic response, i.e., the amount of bone formed. While quantitative differences are often lost at longer follow up times, do differences in the initial osteogenic response lead to long-term alterations in bone quality? This thesis investigates osseointegration in terms of bone quality, with an emphasis on the osteocyte lacuno-canalicular network (Ot.LCN) in relation to compositional and ultrastructural patterns observed at intermediate or late healing. A series of investigations was undertaken to study osteocyte lacunae on the forming bone surface (Paper I), hypermineralised lacunae of apoptotic osteocytes (Paper II), autogenous bone fragments found within healing sites (Paper III), bone formed adjacent to surface modified implants (Papers IV–VI), and bone formed within macroporous implants (Papers VII and VIII) using a range of analytical microscopy and complementary spectroscopic techniques. A directional relationship exists between the shape of the osteocyte lacuna and the underlying bone surface. The physico-chemical environment of the lacunar space is, however, different from the surrounding bone matrix, resulting in formation of a calcium phosphate phase more stable than apatite at lower pH, i.e., magnesium whitlockite. Connectivity between osteocytes within unintentionally generated autogenous bone fragments and de novo formed bone on their surface indicates a regenerative capacity of osteocytes. Laserablation creates a hierarchical micro- and nanotopography on titanium implants and enhances their biomechanical anchorage. Osteocytes attach directly to such surfaces, while mineralised collagen fibril organisation at bone-implant and bone-osteocyte interfaces is similar. More osteocytes are retained in the vicinity of Ti6Al4V surface as manufactured by electron beam melting than machined Ti6Al4V. In addition to cp-Ti and Ti6Al4V (ASTM F136), osteocytes also attach to CoCr (ASTM F75) thus indicating a favourable osteogenic response of a material generally considered inferior to Ti6Al4V. Therefore, osteocytes reveal vital information about bone quality and are important structural markers of osseointegration. Evaluation of the Ot.LCN can be extremely beneficial in characterising the bone response to materials intended for bone anchored, load bearing applications.

Osseointegrerade (benförankrade) metalliska implantat används i allt högre utsträckning inom tand- och sjukvården för att förankra proteser eller ersätta skadade anatomiska funktioner. Genom implantatdesign och ytmodifieringar så kan den initiala inläkningen påskyndas vilket resulterar i en ökad benmängd kring implantatet vid tidig fas. Vid längre uppföljningar så jämnas de tidiga skillnaderna i benmängd ut. Denna avhandling undersöker huruvida benkvaliteten också skiljer sig åt kring implantat av olika material eller ytmodifieringar och fokuserar mest på längre läktider då mängden benvävnad inte skiljer sig åt. Genom att studera hur osteocyter (benceller inbäddade i lakuner i vävnaden) är organiserade och sammankopplade i relation till benets lokala struktur och sammansättning återfås ett mått på dess kvalitet. I en serie undersökningar har osteocytlakuner på benbildningsytan (Studie I), återförslutningen av lakunen efter cellapoptos (Studie II) och relationen mellan osteocyter i nybildat och gammalt ben (Studie III) studerats. Vidare har benbildning kring ytmodiferade implantat (Studie IV-VI) och porösa implantat (Studie VII-VIII) studerats med olika mikroskopitekniker och komplementär spektroskopi. Osteocytlakunens form linjerar sig utefter riktningen på benmineralen i underliggande benvävnaden. Den lokala miljön i lakunen efter cellapoptos skiljer sig från kringliggande benvävnad vilket möjliggör utfällning av en annan kalciumfosfatfas, magnesium whitlockite, vilken är stabilare än apatit vid lägre pH. En återkoppling av kanalerna (canaliculi) mellan osteocytlakunerna i gammalt (benfragment från borrning) och osteocytlakunerna i det nybildade benets yta antyder en regenerativ kapacitet hos osteocyterna. Laserablering av implantatytan ökar den mekaniska förankringen efter inläkning. Vidare så återfinns osteocyter nära implantatytan med canaliculi som är i direkt kontakt med den mikro- och nanostrukturerade implantatytan. De mineraliserade kollagenfibrerna är ordnade på liknande vis vid ben-implantatytan som vid ben-osteocytlakunen. Fler osteocyter återfinns kring den skrovliga nativa additivt tillverkade implantatytan jämfört med den svarvade ytstrukturen. Vidare så återfinns osteocyter i direkt kontakt med koboltkrombaserade implantat, en legering som generellt anses ha sämre inläkningsförmåga jämfört med titanbaserade implantatmaterial. Sammanfattningsvis så visar dessa studier att osteocyterna ger viktig information om benets struktur och kvalitet och är således viktiga strukturella markörer för att förstå osseointegrationen. Utvärdering av osteocytnätverket är en viktig parameter vid testning av framtidens implantat avsedda för permanent förankring och belastning.