Implantes y prótesis

Cuando hablamos de implantes y prótesis, podemos referirnos a una amplia variedad de campos, ya que aquí entra desde una prótesis de cadera o rodilla, hasta un implante dental, pasando por una prótesis que pretende sustituir una parte de un miembro o un miembro completo (mano, pie, brazo, pierna) consiguiendo cierto grado de movilidad, prótesis oculares, implantes de piel y un largo etcétera. Para cada caso se necesitan materiales con características específicas, que en ocasiones llevan a combinar el uso de materiales cerámicos, metales y polímeros. Vamos a hablar de algunos de estos tipos de implantes y prótesis en los que tienen aplicación materiales poliméricos. De algunos otros se habla en otras secciones de esta página, como la de oftalmología, la de cirugía estética o la de ingeniería de tejidos.

Prótesis para extremidades del cuerpo: Reseña Histórica

El avance en el diseño estas prótesis ha estado ligado directamente con el avance en el manejo de los materiales empleados por el hombre, así como el desarrollo tecnológico y el entendimiento de la biomecánica del cuerpo humano.

Estas prótesis son elementos desarrollados con el fin de mejorar o reemplazar una función, una parte o un miembro completo del cuerpo humano afectado, por lo tanto, una prótesis para el paciente y en particular para el amputado, también colabora con el desarrollo psicológico del mismo, creando una percepción de totalidad al recobrar movilidad y aspecto.

La primera prótesis de miembro superior registrada data del año 2000 a. C., fue encontrada en una momia egipcia; la prótesis estaba sujeta al antebrazo por medio de un cartucho adaptado al mismo.

En el siglo XIX se emplean el cuero, los polímeros naturales y la madera en la fabricación de prótesis; los resortes contribuyen también al desarrollo de nuevos mecanismos para la fabricación de elementos de transmisión de la fuerza, para la sujeción. Ya en 1912 Dorrance en Estados Unidos desarrolló el Hook, que es una unidad terminal que permite abrir activamente, mediante movimientos de la cintura escapular, además se cierra pasivamente por la acción de un tirante de goma.

El origen de las prótesis activadas por los músculos del muñón se da en Alemania gracias a Sauerbruch, el cual logra idear como conectar la musculatura flexora del antebrazo con el mecanismo de la mano artificial, mediante varillas de marfil que hacía pasar a través de túneles cutáneos, haciendo posible que la prótesis se moviera de forma activa debido a la contracción muscular. Es en 1946 cuando se crean sistemas de propulsión asistida, dando origen a las prótesis neumáticas y eléctricas.

Una aplicación moderna: Los Materiales Inteligentes.

Hoy en día, el término “inteligente” se ha adoptado como un modo válido de calificar y describir una clase de materiales que presentan la capacidad de cambiar sus propiedades físicas (rigidez, viscosidad, forma, color, etc.) en presencia de un estímulo concreto.

Las principales características de este tipo de materiales son: de manera intrínseca presentan sensores de reconocimiento y medida de la intensidad del estímulo ante el que reaccionará el material. A su vez presentan “actuadores” intrínsecos, que responden ante dicho estímulo. Para controlar la respuesta de una forma predeterminada presentan mecanismos de control y selección de la respuesta. El tiempo de respuesta es corto. El sistema comienza a regresar a su estado original tan pronto como el estímulo cesa.

Entre estos materiales inteligentes, podemos hablar de los materiales con memoria de forma, el efecto de memoria de forma puede describirse como la capacidad de un material para cambiar la forma debido a la aplicación de un estímulo externo. Y dentro de estos, tenemos los polímeros con memoria de forma. El efecto está relacionado con la combinación de la estructura y la morfología del polímero junto con el proceso y tecnología de programación de inclusión de la forma empleado.
 

Prótesis e implantes en Cirugía Cardiovascular

La posibilidad de utilizar materiales protésicos sintéticos puede considerarse como uno de los grandes avances en el terreno de la cirugía cardiovascular. Los primeros implantes realizados en la década de los años cincuenta, y sobre todo sesenta, contribuyeron de una forma extraordinaria a cambiar el rumbo de algunas enfermedades vasculares, como la arteriosclerosis. En los años setenta, la aparición de un mayor número de materiales, como el politetrafluoroetileno expandido (ePTFE), abrió más el abanico de posibilidades para la lucha contra la enfermedad vascular obstructiva crónica. La tolerancia biológica de estos biomateriales es buena, pero el implante de prótesis de pequeño y mediano calibre conduce, en un alto porcentaje de casos, al fracaso, no puede cumplirse el objetivo de mantener la permeabilidad vascular de la zona enferma. Sin embargo, tanto el ePTFE como el polietilentereftalato (Dacron) todavía son los biomateriales más utilizados hoy en día. La porosidad de la pared parece desempeñar un papel crítico en el proceso de cicatrización y, por lo tanto, es un factor clave en el éxito a largo plazo de las prótesis vasculares sintéticas de pequeño calibre.

En los últimos años, las investigaciones se encaminan a la obtención de prótesis vasculares que sustituyan a las ya existentes y que mejoren las perspectivas de su utilización en la clínica humana. De este modo, han proliferado los estudios sobre la posible utilización, como prótesis vasculares, de distintos tipos de materiales biocompatibles.

Por ello, en la actualidad, se prueban nuevos tipos de prótesis, como las fabricadas a partir de diferentes compuestos de poliuretano. La utilización de poliuretano para la fabricación de dispositivos de uso biomédico se extiende cada día más. Sin embargo, la utilización de estas prótesis de poliuretano no está exenta de polémica. La supuesta degradación de este tipo de biomaterial y la aparición de efectos colaterales, como la reacción a cuerpo extraño y la aparición de hemangiosarcomas a partir del octavo mes del implante, ponen en entredicho la viabilidad de estos biomateriales para su uso biomédico, aunque estos extremos no los compartan la mayoría de los autores; el tratamiento del poliuretano con diversos compuestos disminuye considerablemente la aparición de células blancas y mejora notablemente la biocompatibilidad del mismo, sin que se describan efectos secundarios en animales de experimentación.

Prótesis Dentales: Nuevos Polímeros en Prótesis Fija

Durante los últimos años, han aparecido como alternativa a la cerámica unos materiales con una composición básica similar a las clásicas resinas compuestas, es decir, una matriz orgánica y un relleno inorgánico. Algunos fabricantes los denominan cerómeros, como si fuera un material híbrido de cerámica y resina compuesta, mientras que otros los denominan poliglass o polividrio, composites de segunda generación, o nuevos polímeros.

Son ejemplos de estos nuevos materiales los sistemas Artglass (Heraeus Kulzer), Belleglass HP (Kerr) y Targis-Vectris (Ivoclar-Vivadent), etc... No existen estudios a largo plazo sobre estos materiales y su comportamiento clínico.

Algunos estudios, como el aparecido en el Clinical Research Associates Newsletter (1998), indican como principales características de estos materiales (comparándolas con las cerámicas): menor capacidad de abrasionar los dientes antagonistas, mayor tendencia al desgaste sobretodo en zonas oclusales, mayor facilidad para su reparación clínica, una estética aceptable, mayor aparición de sensibilidades post-operatorias, así como una menor transmisión de cargas oclusales sobre los dientes pilares.

Prótesis de Articulaciones

Uno de los motivos más frecuentes en Cirugía Ortopédica de la artroplastia o implantación de una prótesis es la artrosis. También ciertas fracturas de cadera y hombro se tratan mediante la implantación de una prótesis, algunos tumores óseos articulares se tratan quirúrgicamente con un implante protésico.

Tradicionalmente para esto se utilizaban piezas de platino u otros materiales, pero el problema era que el paciente no recuperaba ni siquiera un mínimo de movilidad en estas partes del cuerpo, pues una pieza de platino no podía rotar sobre un hueso, y así quedaba condenado a una silla de ruedas o a usar muletas o bastones, ni hablar de su vida deportiva. Como alternativa ha surgido la utilización de ciertos materiales plásticos, como el UHMWPE (polietileno de peso molecular ultra alto).

El UHMWPE puede entrecruzarse y hacerse mucho más resistente, y fabricar prácticamente cualquier forma caprichosa, pues la cabeza del fémur o la rótula de estos pacientes se puede fabricar a su medida anatómica, brindando al paciente una nueva oportunidad de poder recuperar movilidad, e incluso se han reportado casos en los que el paciente puede volver a practicar deporte (no a nivel profesional). A casi ocho años de estos primeros implantes, no se han reportado rechazos ni problemas secundarios derivados del uso de este plástico.