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IMPLANTES
La necesidad de
ofrecer una mejor calidad de vida a personas que sufren ciertos
padecimientos crónicos sin solución médica, ha llevado a la búsqueda
de materiales que puedan sustituir las diferentes partes del cuerpo
humano. La investigación y desarrollo de los materiales de
"repuesto" para nuestro organismo ha permitido que hoy se puedan
reemplazar numerosos órganos y tejidos con resultados
satisfactorios.
Los materiales que se
emplean para la fabricación de implantes son de naturaleza diversa;
pueden elaborarse con tejidos de los mismos pacientes (implantes
autógenos o autoinjerto), con tejidos de algún donante humano (homoinjerto)
o de otras especies (heteroinjerto), así como a partir de materiales
hechos por el propio hombre (aloinjertos); a estos últimos se les
conoce como biomateriales, y pueden ser de origen sintético o
natural (pero modificados por el hombre). Éstos se utilizan en la
fabricación de dispositivos médicos capaces de desempeñar diferentes
funciones en el organismo humano (tabla 1).
Entre los
biomateriales de origen sintético se encuentran los metálicos,
cerámicos, poliméricos y los compuestos. Debido a la versatilidad y
amplísima gama de propiedades que ofrecen los poliméricos,
representan el grupo más utilizado.
En las últimas
décadas, las investigaciones sobre biomateriales han tenido
resultados espectaculares en el campo de implantes. De hecho, casi
cualquier parte del organismo humano puede ser reemplazada por algún
dispositivo de plástico o combinación de plástico con metales o
cerámicas.
Una ventaja de los
polímeros frente a otros materiales es que se fabrican en diversas
formas: bloques, fibras, filmes, polvos, etcétera. Además, pueden
desempeñar tanto funciones temporales como permanentes. En el caso
de aplicaciones temporales se utilizan polímeros biodegradables,
esto es, materiales que, después de cumplir su función, se
biodegradan y se reducen a moléculas pequeñas que se integran a los
ciclos biológicos habituales del organismo. En el caso de
aplicaciones permanentes, se requiere que el polímero no modifique
sus propiedades durante la vida del implante. Entre las
características que éstos deben cumplir están:
Biofuncionalidad: la
función del órgano o tejido que reemplazan debe ser garantizada
durante todo el período de uso.
Bioestabilidad: el
medio biológico no debe impedir el buen funcionamiento del
biomaterial ni modificar sus propiedades.
Biocompatibilidad: el
biomaterial no debe ocasionar disturbios en el sistema biológico,
Esterilizabilidad: los
procedimientos de esterilización no deben alterar las propiedades
del material.
El desarrollo de
biomateriales con estas características resulta complejo, largo y
costoso, y además debe llevarse a cabo por un equipo de
investigación multidisciplinario. Después de que se obtiene el
material con las peculiaridades deseadas, sigue la etapa de diseño y
fabricación de prototipos y de evaluaciones toxicológicas mediante
ensayos in vitro e in vivo. Al final se efectúan protocolos de
ensayos y se estudia su efectividad en humanos. Toda la etapa de
investigación puede originar que transcurran hasta más de diez años
antes de que un nuevo material salga al mercado.
No todos los
materiales poliméricos poseen una biocompatibilidad aceptable con el
organismo humano y por ello sólo un número limitado ha sido
permitido en aplicaciones médicas (tabla 2).
Una de las familias de
polímeros más usada en medicina es la de los poliacrilatos. Éstos se
utilizan en la fabricación de prótesis dentales, sellantes dentales,
obturantes dentales restaurativos, y dientes artificiales, así como
de lentes de contacto e intraoculares. En el campo de la reposición
de articulaciones y relleno de cavidades óseas, estos polímeros se
emplean para unir prótesis artificiales con la estructura ósea y se
les conoce como cementos óseos acrílicos.
Las articulaciones del
cuerpo humano con frecuencia se ven dañadas de manera irreversible
por diversas enfermedades, por lo que se hace necesario someter al
paciente a una intervención quirúrgica de reemplazo o reconstrucción
de la articulación dañada colocando en el sitio un implante
artificial (artroplastia total). La incidencia de las enfermedades
que conducen a daños en las articulaciones es alta, en la figura 1
se resumen algunos datos reportados en Estados Unidos sobre la
frecuencia de osteoporosis y la osteoartritis; en la gráfica 1 se
muestra el número de afectados con artritis crónica por cada 1 000
personas encuestadas en cada categoría. Como se puede observar, a
medida que aumenta la edad la incidencia de esta enfermedad se
incrementa y, por lo tanto, también la posibilidad de que se
requiera un reemplazo de articulaciones.
El procedimiento de
reemplazo de la articulación de la cadera es muy común, sobre todo
en personas de edad avanzada. En la figura 2 se muestra un esquema
de la reconstrucción de la articulación de la cadera mediante un
implante artificial. El éxito de este tipo de intervenciones depende
de muchos factores, entre ellos: el diseño de las prótesis, los
tipos de materiales y la técnica quirúrgica utilizados, pero
principalmente del método de fijación de la prótesis al hueso. Entre
éstos tenemos: fijación con cementos óseos; fijación directa
mediante un encaje ajustado de la prótesis; fijación biológica
estimulada por recubrimientos porosos metálicos y de cerámicas.
La fijación de
prótesis de cadera mediante cementos óseos es el procedimiento
usual, ya que ofrece ventajas frente a las otras técnicas: las
dimensiones de la cavidad donde se coloca la prótesis no son
críticas; se obtiene excelente fijación inicial de la prótesis al
hueso; la técnica de cementación es menos dolorosa que las otras; la
recuperación del paciente es rápida, y se logra una distribución más
uniforme de tensiones entre la prótesis y el hueso, por lo que se
aumenta la capacidad de soportar cargas.
Sin embargo, este
método también presenta algunos inconvenientes:
· Al igual que en los
otros métodos, el procedimiento de preparación del sitio quirúrgico
es drástico y causa traumas mecánicos que pueden ocasionar pérdida
de la capacidad de irrigación sanguínea en el sitio de implante.
· La liberación del
monómero residual y de los aditivos de bajo peso molecular desde el
cemento hacia los tejidos adyacentes al implante, contribuye, por
acción citotóxica, a necrosis (muerte de tejidos).
· El proceso de
fraguado de los cementos es altamente exotérmico y causa muerte
celular por necrosis térmica.
· Dada la
biocompatibilidad limitada del material, se produce una reacción a
cuerpo extraño que causa formación de una membrana fibrosa que aísla
al implante y no permite una buena interconexión en la interfase
cemento-hueso.
Todos estos factores
contribuyen a una reabsorción ósea (el hueso se retira del lugar y
deja un espacio vacío) y dan como resultado una deficiente fijación
a largo plazo que lleva a aflojamientos de las prótesis. Estos
implantes tienen una vida media de doce a quince años y 10% de los
pacientes (sin contar los casos de infección) requieren una nueva
intervención quirúrgica de la cadera en un período de menos de diez
años de implantación.
En los departamentos
de Ingeniería Química y Química del cucei se realizan
investigaciones con el propósito de mejorar los cementos óseos
acrílicos tradicionales. Para ello se utilizan partículas de
hidroxiapatita, altamente biocompatibles, como relleno del cemento
acrílico convencional. Estas partículas son capaces de estimular el
crecimiento óseo, por lo que el hueso puede crecer y formar un
enlace químico con la hidroxiapatita presente en el cemento y lograr
una interfase hueso-implante mucho más resistente y duradera.
Hasta el momento se
han sintetizado todos los componentes que forman parte de la
formulación de los cementos, así como diversos tipos de
hidroxiapatitas. También se han preparado varias formulaciones de
cementos y actualmente se hacen ensayos de caracterización
quimicofísica y mecánica de los materiales compuestos a fin de
seleccionar las composiciones que satisfacen los requerimientos que
establecen las normas internacionales para este tipo de materiales.
CONCLUSIÓN
Los implantes de polímeros son una
solución efectiva para niños que hayan sufrido quemaduras o
deformaciones graves. Una experiencia entre profesionales ingleses y
rusos señala que es más barato, eficaz, y tiene menos efectos
secundarios que los de titanio.
Un grupo de investigadores de
las Universidades de Nottingham y de Moscú ha desarrollado un
implante que ayuda a reconstruir deformaciones faciales congénitas o
causadas por un accidente. De momento, los resultados son bastante
prometedores, ya que han tratado a cerca de 50 niños a los que les
han reformado la cara sin ningún tipo de contraindicación.
La técnica se basa en la utilización de un polímero que puede
implantarse en la región facial: "Los implantes que se utilizan son
ligeros, flexibles y baratos, lo que supone una excelente
alternativa a los de titanio, que son mucho más caros y presentan
algunos efectos adversos", ha señalado el director de la
investigación, Steve Howdle, del centro británico.
El experto ha indicado que la aparición de rechazos es un aspecto
poco probable, ya que cuando se implantan los modelos se utiliza una
sustancia mineral denominada hidroxiapatita, que se mezcla con los
huesos faciales y ayuda a la fijación de las prótesis.
La precisión es un requisito fundamental para el éxito de la
intervención, por lo que, antes de entrar al quirófano, se realiza
una tomografía a los pacientes para tener una imagen en tres
dimensiones de la zona dañada y poder recrear las prótesis que se
van a implantar de la manera más fiel posible. Este proceso de
construcción permite a los cirujanos planear cómo se desarrollará la
operación, lo que aumenta la seguridad del enfermo.
Más baratos
Uno de los aspectos más destacados por el equipo de profesionales es
el menor coste de los implantes construidos con polímeros, ya que
son mucho más baratos que los que se utilizan ahora, que suelen
estar hechos de titanio.
Además, la intervención es más rápida y menos invasiva, por lo que
la permanencia en el centro hospitalario es más corta, con el
consiguiente ahorro de costes: "Estos implantes nos permiten
realizar más intervenciones que antes. Son más fáciles de modelar,
ajustar y ofrecen mayor flexibilidad a nuestro trabajo", ha
explicado Vitaly Roginsky, cirujano maxilofacial de la Universidad
de Moscú.
La flexibilidad del polímero permite que la prótesis esté en la boca
del paciente durante bastante tiempo, aunque si se ha puesto a una
edad temprana será necesario retirarlo a largo plazo.
Para evitar esta segunda intervención, los responsables del equipo
de investigación ya han pensado en la utilización de polímeros
biodegradables que se disuelvan mientras fijan los huesos a la
cavidad maxilar: "Si conseguimos que sea seguro, el implante de
polímeros será la intervención más utilizada por los profesionales
que trabajn en esta especialidad".
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