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Míercoles 30 de abril
de 2003 Por
Marta Barreiro (*) Los grandes avances producidos en el área de los materiales de uso biológico, o biomateriales, han permitido incrementar el uso de implantes para solucionar distintos problemas de salud. Los más comunes son los cardíacos, los dentales y los reemplazos de cadera. Si bien la mayoría de ellos están confeccionados con materiales biocompatibles, actualmente existe cierta preocupación acerca de los efectos sobre el organismo de los iones metálicos que pueden liberarse desde el implante. De hecho, ya existen investigaciones que muestran que ciertas partículas de metal se transportan y depositan en órganos como el hígado, el bazo y los ganglios. El ingreso de la ingeniería al campo de los biomateriales a finales de la década del 60 produjo un considerable avance en esta área. La aplicación de técnicas que posibilitaron estudiar los materiales en profundidad y también su superficie permitieron relacionar estos conocimientos con el tipo de respuesta biológica observada. Fue posible también el desarrollo de nuevos materiales diseñados para satisfacer requerimientos especiales. A principios del siglo XX, los cirujanos no contaban con metales inertes que pudieran ser implantados. El oro era demasiado blando y las aleaciones de hierro se degradaban con facilidad y no eran inertes, por ende, producían reacciones en el organismo. Recién en 1936 comenzó a utilizarse el acero inoxidable y las aleaciones de cobalto. La diferencia fundamental entre éstas y las aleaciones utilizadas hasta ese momento era la incorporación de cromo en un porcentaje tal que permitiera la formación de una película de óxido muy delgada y estable que impedía la degradación del metal. También se comportaban mejor ante la acción de fuerzas. Comenzó así un rápido incremento en el uso de implantes. Luego se incorporó el titanio y sus aleaciones, y surgió el concepto de oseointegración, que se refiere a la posibilidad de estimular la formación de hueso en íntimo contacto con el implante, por un mecanismo que todavía no ha sido aclarado. En una primera etapa, se estimula la ósteogénesis (formación de tejido óseo) que da como resultado el recubrimiento directo del material con hueso. El organismo ante los materiales Durante la década del 60 hizo su aparición el término biocompatibilidad para definir el grado de tolerancia de un organismo vivo al material, según explica, en un artículo de Ciencia Hoy, la doctora Teresita Cuadrado, investigadora del CONICET. En esa época se publicaron los primeros trabajos que describían lesiones provocadas por implantes. El organismo puede reaccionar de diferentes maneras ante la presencia de un material: en ciertos casos puede tener una respuesta netamente favorable y beneficiosa. Pero también puede responder en forma desfavorable, mediante una reacción tóxica o inmunológica. De este modo, todos aquellos materiales que desencadenen reacciones biológicas como problemas dermatológicos, reumáticos o nerviosos, quedan descartados en cuanto a su utilización en implantes. También es posible que el organismo no responda, ni bien ni mal. Sin embargo, un material idealmente biocompatible no es necesariamente aquel que resulta inerte y no provoca reacción, sino el que induce la mejor respuesta para esa situación. Cuando el material se degrada Todo biomaterial interactúa con el entorno en el que se encuentra. En tal sentido, puede ocurrir que el implante modifique sus propiedades en contacto con el medio biológico y también éste puede verse afectado cuando el material se degrada. Dentro de las múltiples reacciones adversas que pueden producirse en el implante se encuentran la corrosión y el desgaste. La corrosión es un proceso de degradación que ocurre cuando un material reacciona con su entorno. Los productos que se forman por la combinación de iones metálicos con otras sustancias pueden afectar localmente los tejidos circundantes o producir efectos adversos en lugares distantes del organismo. Por todo esto, es muy importante que los materiales utilizados sean resistentes a la corrosión. Algunos pacientes pueden desarrollar problemas alérgicos, el más común es la alergia al níquel; también pueden presentarse reacciones de sensibilidad al cobalto o al acrílico. En estos casos, el sistema inmunitario reacciona ante la presencia del material. También es posible que se produzca el transporte de iones o moléculas en el organismo, por ejemplo por vía sanguínea, que luego se depositan en algún órgano alejado. Estas partículas podrían desprenderse del implante como resultado del proceso de corrosión o por desgaste. ¿Adónde van las partículas? En forma proporcional al incremento en el uso de implantes ha aumentado el interés por estudiar sus posibles efectos. Aunque se sabe que, efectivamente, ocurre la liberación de iones, se discute su alcance y sus implicancias en la salud. Para evaluar este problema se han realizado numerosos experimentos "in vitro" -fuera de un organismo vivo- e "in vivo", es decir, en animales y pacientes voluntarios. En 1997, Stanley Lugowski y su equipo de colaboradores, del Instituto de Biomateriales de la Universidad de Toronto, analizaron los niveles de metal en sangre de pacientes portadores de implantes de titanio-aluminio-vanadio. Las extracciones se realizaron antes de colocar los implantes y a intervalos regulares hasta llegar a los cinco años. En todos los casos no se encontraron diferencias en los niveles de estos metales en la sangre. En estos estudios no se evaluó el transporte y la acumulación remota en distintos órganos, hecho que sí fue evaluado en ratas. En la Argentina, el doctor Rómulo Cabrini, de la Unidad de Radiobiología de la Comisión Nacional de Energía Atómica, junto con Beatriz Gugielmotti, de la Cátedra de Anatomía Patológica de la Facultad de Odontología de la UBA, inocularon en ratas una solución de óxido de titanio y óxido de zirconio, y lograron determinar que el titanio puede transportarse por vía sanguínea y depositarse en órganos como el hígado, bazo y pulmones. También observaron efectos inflamatorios producidos por las partículas liberadas. "Al detectar monocitos, un tipo de célula sanguínea, cargados con partículas de titanio, pudimos confirmar que la sangre es precisamente una de las vías de transporte", señaló Cabrini, y agregó: "Ahora estamos estudiando otras vías posibles". La concentración de determinados metales puede producir muerte celular, según lo indica D.Granchi y su equipo en un informe publicado en el Journal of Materials Science in Medicine. Al evaluar la toxicidad de extractos de cromo, cobalto y níquel en cultivos celulares, los investigadores observaron que, cuando la concentración era alta, había necrosis, fenómeno degenerativo que afecta la integridad de las células. En cambio, si la concentración era baja, se producía apoptosis, también llamada muerte celular programada, que cumple un rol importante en la destrucción normal de células y cuando éstas se hallan expuestas a algunas toxinas. Además, las defensas del organismo se comportan de manera diferente ante la presencia de determinados metales. Un grupo de investigadores norteamericanos, del Medical Center of Chicago, publicaron en la revista Molecular and Cellular Biochemistry de junio del 2001, un estudio donde evaluaron el aumento en la actividad del sistema inmunitario en contacto con metales. Para ello utilizaron muestras de suero de pacientes voluntarios sanos. Colocaron gotas de una aleación de cobalto-cromo-molibdeno y de titanio-aluminio-vanadio en contacto con el suero, y las mantuvieron a 37 grados centígrados. De acuerdo con estos estudios, los glóbulos blancos reaccionaron con mayor intensidad ante la aleación de cobalto, pero la respuesta fue baja o moderada para el titanio. Lo que muchos investigadores están buscando es la preparación superficial óptima del implante de manera de minimizar la liberación de iones. En tal sentido, M.Bowne y P.Gregson, según la revista Biomaterials, analizaron superficies de implantes metálicos con diferente preparación sumergidas en suero estéril de ternero a 37 grados, y estudiaron en cada caso el contenido metálico de la solución. El mejor efecto se lograba en las superficies sometidas a un tratamiento térmico: éstas fueron las que presentaron menor liberación de iones. Aunque todavía no hay resultados concluyentes, los especialistas relacionan la liberación de iones metálicos, principalmente cobalto, cromo, níquel y titanio, con reacciones de sensibilidad, destrucción ósea e inflamación de ganglios. Todos estos hallazgos están relacionados con el número de implantes y el tiempo transcurrido desde la implantación. No obstante, se necesitan estudios a largo plazo con grupos homogéneos de pacientes que puedan seguirse periódicamente y permitan aproximarse a las condiciones reales de funcionamiento de los implantes. Hasta ahora sólo se sabe que los iones se liberan y pueden depositarse en algunos órganos, aunque no está claro todavía cual es su efecto en el organismo.
(*) Marta Barreiro es docente en la Facultad de Odontología de la UBA.
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