Implantes temporarios para uso en traumatología. Aleaciones de magnesio como potenciales materiales: estudio in vivo

Resumen

Introducción

Los implantes biodegradables permiten la regeneración y curación del tejido y luego se degradan por completo una vez que el tejido afectado se ha restaurado. Esto permite evitar segundas cirugías de remoción de implantes o los riesgos asociados con la permanencia de un material ajeno al organismo. En el caso de la reparación ósea, las aleaciones basadas en magnesio (Mg) son prometedoras para reemplazar el uso de materiales permanentes como el titanio o el acero inoxidable, por sus propiedades mecánicas y la liberación de componentes no tóxicos. Sin embargo, la degradación del Mg produce liberación de gas hidrógeno y alcalinización local. Para superar este problema, existen tratamientos de superficie que forman una barrera entre el material de Mg y el ambiente agresivo que permita una tasa óptima de corrosión, evitando cualquier daño potencial al cuerpo. Este trabajo propone un tratamiento de anodizado sobre la aleación de Mg “AZ91” para que ésta pueda ser utilizada como tornillos o placas para fijación de fracturas óseas. En particular, el objetivo es utilizar una aleación de magnesio anodizada, comparada con material polimérico, como nuevo material temporario para regeneración ósea, y describir las características histomorfológicas del hueso nuevo alrededor de los implantes y sus posibles efectos sistémicos, en un modelo in vivo en ratas Wistar implantadas a 7, 15, 30 días y 6 meses.

Material y métodos

Se utilizó una aleación de Mg AZ91D para formar pines anodizados a 5 V en 5 mol/L de KOH por 40 minutos (A-Mg), de 1 mm de espesor y 3 mm de largo. Estos materiales se compararon con cilindros de las mismas dimensiones de ácido poliláctico (PLA). Las ratas se implantaron durante 7, 15, 30 días y 6 meses, recibiendo dos inyecciones de fluorocromos a los 6 y 2 días previos a su eutanasia. Se tomaron muestras de sangre y orina para análisis sistémicos. Luego de la eutanasia, los fémures implantados y órganos se extrajeron y analizaron histológicamente.

Resultados

A los 7 días, se observa tejido voluminoso alrededor de ambos tipos de implantes, indicativo de callo blando. A los 15 días, 30 días y 6 meses, se detecta hueso compacto. El análisis histomorfométrico muestra que el volumen óseo para los implantes de PLA no varió significativamente con el tiempo, mientras que para A-Mg aumentó significativamente desde los 15 días hasta los 6 meses. Además, la superficie de contacto entre el hueso y A-Mg fue casi completa (96%) a los 6 meses, mientras que PLA presentó menores valores (74%). No se observaron espacios vacíos por liberación de hidrógeno en implantes de A-Mg en ningún tiempo post-implantación. La mineralización se ordenó progresivamente alrededor de los implantes desde el día 15. No se detectaron alteraciones sistémicas en órganos viscerales, orina o fórmula leucocitaria.

Discusión

Se observó una adecuada maduración del callo óseo a hueso compacto en torno a los implantes de A-Mg, con tejido fibroso únicamente a día 7 que luego desaparece, asegurando una adecuada estabilización del implante. Esto se confirma con el mayor nivel de contacto entre el implante y el hueso nuevo, en comparación con los controles de PLA. Además, los implantes de A-Mg favorecen el incremento progresivo del hueso nuevo a niveles mayores que lo que induce el PLA. La liberación de Mg, un elemento utilizado en numerosas vías metabólicas, promovería la regeneración ósea.

Conclusión

El tratamiento de anodizado para aleaciones de Mg permitiría su uso como dispositivos de fijación de fracturas, aplicaciones médicas que no pueden ser cubiertas por polímeros como el PLA debido a sus pobres propiedades mecánicas.