Autor: Dr. Yovanny Ferrer Lozano Publicado: 04/14/2008 Traumatologia
* Especialista de Segundo Grado en Ortopedia y Traumatología. Profesor Instructor FCM Matanzas. Profesor Adjunto Universidad de Matanzas. Investigador agregado FCM Matanzas.
** Especialista de Primer Grado en Ortopedia y Traumatología.
Hospital Clínico quirúrgico Territorial Docente de Cárdenas, Julio M Aristegui Villamil.
Resumen
El tiempo de consolidación de una fractura depende de la proporción y tipo de trauma, de la extensión del mismo, la presencia de una patología previa, y de la edad del paciente. La palabra injerto se ha convertido en sinónimo de reemplazo. El éxito clínico de un injerto óseo depende de su sitio donante, de la calidad del sitio receptor y de otros factores tales como la contaminación bacteriana, el estímulo mecánico y, probablemente, la cantidad de factores de crecimiento endógenos naturalmente incorporados con el procedimiento.
Introducción
El hueso, como ente individual, a pesar de estar sometido a numerosas fuerzas externas, tiene la capacidad de absorber energía. Cuando se sobrepasa el rango de elasticidad que posee se produce una solución de continuidad: la fractura.
Generalmente, el tiempo de consolidación de una fractura depende de la proporción y tipo de trauma, de la extensión del mismo, la presencia de una patología previa, y de la edad del paciente. Lo anterior nos obliga a estudiar a cada fractura en forma individual para llegar al diagnóstico integral e indicar el tratamiento adecuado. Veremos en este trabajo como se relaciona el proceso de cicatrización ósea con el uso de injertos de diferente tipo y los mecanismos biofisiológicos que ocurren en la interrelación injerto-hueso.
La sustitución de tejidos o de órganos que están ausentes o afectados irreversiblemente por una enfermedad, es una idea muy antigua de la humanidad. La palabra injerto se ha convertido en sinónimo de reemplazo. El éxito clínico de un injerto óseo depende de su sitio donante, de la calidad del sitio receptor y de otros factores tales como la contaminación bacteriana, el estímulo mecánico y, probablemente, la cantidad de factores de crecimiento endógenos naturalmente incorporados con el procedimiento. La experiencia quirúrgica puede reducir la morbilidad del sitio donante sin hacerla desaparecer.
Tipos de injertos
Los injertos de hueso pueden ser:
Injertos Autólogos:
Representa el estándar de oro de los injertos óseos. Pueden ser de hueso esponjoso, corticales no vascularizados o corticales vascularizados. El material óseo para el injerto es obtenido del mismo paciente. El sitio donante se selecciona de acuerdo con el volumen del defecto (1). Tienen propiedades osteogénicas (células osteoblásticas derivadas de la médula ósea y células preosteoblásticas precursoras), osteoconductivas (proteínas no colágenas de la matriz ósea, incluyendo factores de crecimiento) y osteoconductivas (mineral óseo y colágeno).
Hay histocompatibilidad total y ningún riesgo de transmisión de enfermedades.
Ofrecen, además, soporte estructural a implantes colocados y termina convirtiéndose en estructuras mecánicas eficientes capaces de soportar cargas debido a la sustitución progresiva por hueso. Su principal inconveniente es la insuficiente cantidad de injerto, riesgo de morbilidad postquirúrgica significativa en la zona donadora de hasta 30%: infección, dolor, hemorragia, debilidad muscular y lesión neurológica (2). También implica mayor tiempo quirúrgico, pérdida sanguínea y un costo adicional.
Aloinjertos:
El material óseo es tomado de otro individuo de la misma especie pero de diferente genotipo. Se obtiene de cadáveres, se almacena y procesa en bancos de tejidos. Su ventaja es que se elimina el sitio donante en el paciente, se disminuye el tiempo quirúrgico y de anestesia y se presenta menor pérdida sanguínea durante la cirugía. Existen varios tipos de aloinjertos óseos: congelado-desecado (liofilizado) y hueso desmineralizado-congelado-desecado (3).
El aloinjerto se comporta como una estructura que permitirá el crecimiento de nuevo hueso a partir del reemplazo gradual que sufre el injerto por el hueso huésped. Este proceso se da por proliferación subperióstica y endocontral. Al no poseer células vivas la formación ósea es lenta y se pierde volumen apreciable si se compara con el injerto autólogo. Se emplean fundamentalmente para soportar cargas mecánicas y resistir fallos en zonas donde hace falta soporte estructural. Tienen propiedades osteoconductivas.
Xenoinjertos:
Son obtenidos de individuos de diferente especie.
Fases de cicatrización del injerto y formación ósea.
La cicatrización del injerto y la subsiguiente formación de nuevo hueso ocurre a través de tres vías (4):
Osteogénesis (Teoría de la supervivencia). El injerto posee osteocitos vivos, que son la fuente de osteoide que es producido activamente durante las primeras cuatro semanas posteriores al injerto
Osteoinducción: Ocurre en el injerto óseo una invasión de vasos sanguíneos y de tejido conectivo, provenientes del hueso huésped. Las células óseas del tejido huésped siguen los vasos sanguíneos y remodelan el injerto por procesos de formación y reabsorción. La proteína morfogenética, que se deriva de la matriz mineral del injerto, es reabsorbida por los osteoclastos y actúa como mediador de la osteoinducción. La proteína morfogenética y otras proteínas deben ser removidas antes del inicio de esta fase, que comienza dos semanas después de la cirugía y alcanza un pico entre las seis semanas y los seis meses, para decrecer agresivamente después.
Osteoconducción: Ocurre cuando los componentes inorgánicos del hueso que actúan como una matriz y fuente de minerales, son remplazados por el hueso periférico. Las células mesenquimales indiferenciadas invaden el injerto y forman cartílago que se osifica subsecuentemente.
Injertos en Cirugia Ortopedica
Autor: Dr. Yovanny Ferrer Lozano Publicado: 04/14/2008 Traumatologia Puntuación:
Injertos en Cirugia Ortopedica.2
Dividido en tres fases, el proceso de incorporación de un injerto óseo es un mecanismo complejo que varía dependiendo del sitio de colocación y el tipo de injerto utilizado (5):
Fase temprana (1 a 3 semanas): Osificación membranosa en la zona adyacente a la cortical ósea y la conversión del hematoma posoperatorio en estroma fibroblástico alrededor del injerto.
Fase intermedia (4 a 5 semanas): Incorporación y remodelación del injerto con una zona central cartilaginosa y osificación endocondral alrededor de la misma.
Fase tardía (6 a 10 semanas): Mayor cantidad de médula ósea en formación de hueso cortical alrededor de la zona central y remodelación ósea.
Las tres fases ocurren simultáneamente siempre y cuando se trate de un hueso autólogo, el cual debe ser trabecular, córtico trabecular o cortical. El trabecular posee las células vitales para la osteogénesis, que sobreviven cuando el hueso receptor realmente tiene un buen aporte sanguíneo. El corticotrabecular es muy útil para reconstruir la anatomía ya que se puede adaptar contorneándolo al lecho receptor, la porción trabecular es colocada contra el huésped y la cortical hacia la superficie externa. Este provee la mayor parte de la proteína osteogenética, de gran importancia en la segunda fase de la cicatrización ósea. La cortical sola como injerto provee una estructura muy resistente, para su cicatrización se da únicamente la fase de osteoconducción. Puede actuar como barrera para la invasión del tejido blando, comportándose de manera similar a una membrana microporosa usada para regeneración ósea guiada.
La viabilidad del injerto óseo estará dada por la conservación de la vitalidad celular y la revascularización temprana. De aquí la importancia de un tiempo extracorpóreo no prolongado (5).
Discusión
En 1978 Mc Kibbin definió la osteogénesis reparadora como un proceso actuado en la naturaleza por el sinergismo de múltiples factores anatomofuncionales, locales y generales, solicitados y condicionados por los estímulos intrínsecos y extrínsecos adecuados. Según B. Moyen y J.J. Comtet, existe una ley fundamental bien evidenciada: la osteogénesis está determinada por la condición local de los planos biológico y mecánico (6).
El plano mecánico dado por la estabilidad del foco fracturario. El biológico por la condición local del pH, el oxígeno y la vascularización local. El hueso puede considerarse como un material trifásico, una fase es la hidroxiapatita, otra el colágeno y la última la sustancia que mantiene unidos los cristales de Hidroxiapatita (7,8).
Las cargas producidas bajo el efecto piezoeléctrico se almacenan en la masa y modifican su estructura eléctrica. La cohesión del sistema estará condicionada por el estado eléctrico de cada una de las moléculas o por sus “niveles de polarización”, así el injerto aumenta considerablemente su resistencia mecánica al quedar invadidos por la proliferación del tejido óseo de neoformación (9).
El hueso es un tejido en regeneración constante y cíclica en la que participan los osteoblastos y osteoclastos. Los primeros en contacto con el borde osteoide sintetizan la matriz orgánica, sufren cambios morfológicos con el proceso de mineralización convirtiéndose en osteocitos.
Los osteocitos pasan por varias fases de maduración hasta que quedan completamente rodeados por la matriz y se mantienen en un estado de aparente reposo. La fase formativa tiene lugar cuando todavía mantienen una actividad osteoblástica quedando atrapados en un tejido parcialmente osteoide. La fase de resorción corresponde a un período en el que esta célula es capaz de resorber la matriz ósea, y la fase degenerativa caracterizada por picnosis y fragmentación del núcleo (10). Esta última fase está mediada por la excreción de enzimas lisosomales capaces de producir un microambiente ácido como consecuencia del transporte de protones mediante la bomba de protones ATP-dependiente, el intercambio Na+/H+ y la anhidrasa carbónica y en el que se implican los osteoclastos (11).
Dadas las complicaciones de los autoinjertos y aloinjertos óseos, actualmente existen estrategias para tratar de aumentar las tasas de consolidación ósea en presencia de los mismos o reemplazarlos (13).
Bibliografía
Baar A, Ibáñez A. Grafts and bone substitutes, and osteoconductive substances: state of the art. Revista chil. ortop. traumatol;47(1):7-23, 2006
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Garza CP, Mendoza OF, Galván RM, Álvarez EL. Banco de hueso y tejidos: alta tecnología disponible para los ortopedistas mexicanos. Acta Ortoped Mex 18:261-265, 2004
Safdar N, Khan F, Cammisa H Jr, Sandhu S, Ashish D, et al. The biology of bone grafting. J Am Acad Orthop Surg. 13:77-86, 2005
Reddi, A.H.; Wientroub, S.; Muthukumaran, N.: Biologic Principles of induction. Orthp. Clin. North. Am. 189: 207-12, 1987
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jueves, 31 de julio de 2008
lunes, 28 de julio de 2008
Hidroxiapatita II
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Figura 1. Obsérvese a la Izquierda un corte histológico de un hueso esponjoso humano y a la derecha un corte de Hidroxiapatita HAP-200, nótese la similitud de su estructura física y de su porosidad.
La Hidroxiapatita se puede obtener sintéticamente (5), por calcinación de hueso, o de origen natural como la proveniente de la transformación hidrotermal del carbonato cálcico (Aragonito) de los corales en Hidroxiapatita.
Hasta el siglo XVII, se decía que los corales eran flores marinas. Fue el médico-cirujano, y naturalista marsellés Jean André Peysonnel quien después de varios años de estudio, estableció que los corales eran animales, el pólipo coralino, el cual vive en simbiosis con un alga unicelular el Zooxanthellae, y este sintetiza los compuestos esenciales para su alimentación y elimina los productos de desecho que facilitan la construcción del exoesqueleto cálcico, por lo que este es una muestra de unión de los 3 reinos naturales.
Existen más de 2.500 variedades, las más usadas en la cirugía son las Gonioporas del Atolón del Pacifico y los Porites de la Reserva Coralífera del Caribe (6). Los corales son en su estructura química fundamentalmente Carbonato Cálcico (CaCo3) que es el Aragonito y para obtener la Hidoxilapatita (Ca10 (PO4) 6(OH) 2) a partir de estos, es necesario someterlos a un proceso de transformación hidrotermal.
La velocidad de biodegradación está en función de la microporosidad de la cerámica. La Hidroxiapatita no tiene propiedades osteogénicas ni osteoinductoras sino que demuestra actividad osteoconductora cuando es implantada en el defecto óseo. La formación de hueso nuevo comienza desde el borde del defecto y es conducido a través del implante formando un puente hueso-Hidroxiapatita (9). Este hueso inmaduro será remodelado.
Eventos que suceden durante la interacción Hidroxiapatita - célula
Los eventos que suceden al interactuar la Hidroxiapatita con el tejido óseo durante el proceso de implantación y consolidación se describen en el siguiente esquema:
Eventos que suceden durante la interacción Hidroxiapatita - célula
Implantación de Hidroxiapatita - macrófagos
Infiltración sitio quirúrgico
Fagocitosis residuos celulares
Ataque a la superficie de la Hidroxiapatita
- Formación capa de apatita en la superficie del implante
- Osteoblastos: Migración hacia el borde del defecto óseoà Depósito de osteoides sobre superficie Hidroxiapatita
- Vascularización a través de los poros
- Formación de apatita biológica
Discusión
Para la utilización de injertos óseos, hay muchos materiales que cumplen con esta función. Hay tres propiedades distintas en materiales del injerto, y cada propiedad tiene un papel específico en la curación del hueso. El primero es la osteogenicidad que señala la presencia de osteoblastos o células formadoras que directamente depositan hueso. Sólo injertos del hueso autógenos fresco o la médula del hueso aspirado contiene estas células. La segunda propiedad es la osteoconductividad que es la habilidad del material de actuar como andamiaje pasivo que apoya la nueva formación del hueso y crecimiento del hueso, varios materiales inertes, como injertos cerámicos, hidroxiapatita tienen esta propiedad, permitiendo, que el hueso vecino haga la substitución reptante (creeping substitution) La tercera propiedad es osteoinductividad. Primeramente descrito por Urist a mitad de los años 60, y que se define como la presencia de factores de diferenciación que facilitan el reclutamiento y diferenciación de células mesenquimales y específicamente las que inducen la formación de osteoblastos. Estos factores de diferenciación son denominados BMPs.
La utilización de hueso fresco de cresta iliaca, cumple con estas 3 funciones pero es necesaria una cirugía extra para obtener el injerto, lo que no está libre de peligros y complicaciones, por eso la búsqueda referida para la obtención de otros materiales. La Hidroxilapatita cumple con la segunda función de osteoconductividad a la que pueden añadírseles BMPs y tener también la capacidad osteoinductora, estos últimos son muy costosos y escasos en nuestro medio.
Las indicaciones del bioimplante, como injerto de interposición y/o relleno, como aposición su uso debe ser limitado pues es reabsorbido gran cantidad del biomaterial por los líquidos tisulares, al no estar toda su superficie en contacto con tejido óseo, las contraindicaciones de su utilización son en la sepsis del área quirúrgica, necrosis de la zona receptora, y las implantaciones intrarticulares, pues el liquido sinovial favorece la reabsorción del bioimplante (7).
Deben tenerse las siguientes precauciones: zona receptora vascularizada, implante comprimido y estable, uso de impactadores de teflón. La biocompatibilidad de la Hidroxiapatita sintética ha sido sugerida no solo por su composición sino por los resultados obtenidos en su implantación in vivo, los cuales han demostrado ausencia de toxicidad local o sistémica, no provocando inflamación o respuesta a cuerpo extraño (8).
Entre las desventajas de la Hidroxiapatita se encuentran su débil resistencia mecánica y fragilidad, aunque altos niveles iniciales de resistencia pueden lograrse controlando el grado de porosidad y el grosor del implante, ofreciendo la ventaja de una fijación biológica por crecimiento óseo dentro de los poros interconectados (10). La combinación de ésta, con alguna sustancia osteoinductora como las proteínas morfogenéticas óseas, mejoran sus características. La Hidroxiapatita-200 ha demostrado ser un material biocompatible con una excelente integración al tejido óseo circundante.
Bibliografía
1. González R., Blardoni F., Maestre H., Pereda O., Pancorbo E., Cienaga M. Long-terms results of the Coralline Porous Hydroxyapatite HAP-200 as bone implant´s biomaterial in Orthopedics and Traumatology Revista Ciencias Biológicas CENIC, 2001
2. Gimeno M. Sustitutivos óseos en fracturas de radio distal. Patología Aparato locomotor. 5 (S2) : 82-90, 2007
3. Angermann P: Commercially avaible substitutes for transplants of human bone. Ugeskr-laeger. 154(6) : 333-6, 1992
4. Urist MR, Lietze A, Mizutani H, Katsumatsa T, Triffit T, et al. Bovine low molecular weight bone morphogenetic protein (BMP) fraction. Clinical Orthop and Related Research. 162: 219 – 232., 1982
5. Giordano V, Albuquerque R, Rezende R, Senna L, Pompei A, Amaral N, Giordano M, Bastos, J. Histomorphological study of fresh and hydroxyapatite, high-porosity allografts in a bone defect from femora of rats Rev. bras. ortop. 41(9) : 384-391, 2006
6. Riaño C, Echevarría A, Noreña A. Hidroxiapatita sintética de porosidad inducida-comparación con el hueso calcinado. Rev Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia 19: 56 – 64, 1999
7. Giraldo AE. Caracterización de muestras de coral tratadas con fosfato de amonio por vías hidrotermal y pirotérmica. Proyecto de grado, Universidad de Antioquia, Facultad de Ingeniería, Medellín, 1997; 407
8. Delgado R, Urbizo J, Rodríguez V, García R, Cabaleiro Z, Iglesias E. Evaluación anatomopatológica experimental de la implantación en hueso de la hidroxiapatita sintética (apafil-G). Rev. habanera cienc. méd; 5(4), 2006
9. Ferrer Y, Jorge Vergara J, Oquendo P, Reguera R. Osteocoral en el tratamiento de lesiones pseudotumorales o tumorales benignas del tejido óseo. Cinco años de evolución. Rev méd electrón. 27 (1), 2005.
10. Inoue K. Ohgushi H, Yoshikawa T, et al. The effects of aging on bone formation in porous hydroxyapatite: biochemical and histologic analysis. J Bone Miner Res 12:989-994, 1997
La Hidroxiapatita se puede obtener sintéticamente (5), por calcinación de hueso, o de origen natural como la proveniente de la transformación hidrotermal del carbonato cálcico (Aragonito) de los corales en Hidroxiapatita.
Hasta el siglo XVII, se decía que los corales eran flores marinas. Fue el médico-cirujano, y naturalista marsellés Jean André Peysonnel quien después de varios años de estudio, estableció que los corales eran animales, el pólipo coralino, el cual vive en simbiosis con un alga unicelular el Zooxanthellae, y este sintetiza los compuestos esenciales para su alimentación y elimina los productos de desecho que facilitan la construcción del exoesqueleto cálcico, por lo que este es una muestra de unión de los 3 reinos naturales.
Existen más de 2.500 variedades, las más usadas en la cirugía son las Gonioporas del Atolón del Pacifico y los Porites de la Reserva Coralífera del Caribe (6). Los corales son en su estructura química fundamentalmente Carbonato Cálcico (CaCo3) que es el Aragonito y para obtener la Hidoxilapatita (Ca10 (PO4) 6(OH) 2) a partir de estos, es necesario someterlos a un proceso de transformación hidrotermal.
La velocidad de biodegradación está en función de la microporosidad de la cerámica. La Hidroxiapatita no tiene propiedades osteogénicas ni osteoinductoras sino que demuestra actividad osteoconductora cuando es implantada en el defecto óseo. La formación de hueso nuevo comienza desde el borde del defecto y es conducido a través del implante formando un puente hueso-Hidroxiapatita (9). Este hueso inmaduro será remodelado.
Eventos que suceden durante la interacción Hidroxiapatita - célula
Los eventos que suceden al interactuar la Hidroxiapatita con el tejido óseo durante el proceso de implantación y consolidación se describen en el siguiente esquema:
Eventos que suceden durante la interacción Hidroxiapatita - célula
Implantación de Hidroxiapatita - macrófagos
Infiltración sitio quirúrgico
Fagocitosis residuos celulares
Ataque a la superficie de la Hidroxiapatita
- Formación capa de apatita en la superficie del implante
- Osteoblastos: Migración hacia el borde del defecto óseoà Depósito de osteoides sobre superficie Hidroxiapatita
- Vascularización a través de los poros
- Formación de apatita biológica
Discusión
Para la utilización de injertos óseos, hay muchos materiales que cumplen con esta función. Hay tres propiedades distintas en materiales del injerto, y cada propiedad tiene un papel específico en la curación del hueso. El primero es la osteogenicidad que señala la presencia de osteoblastos o células formadoras que directamente depositan hueso. Sólo injertos del hueso autógenos fresco o la médula del hueso aspirado contiene estas células. La segunda propiedad es la osteoconductividad que es la habilidad del material de actuar como andamiaje pasivo que apoya la nueva formación del hueso y crecimiento del hueso, varios materiales inertes, como injertos cerámicos, hidroxiapatita tienen esta propiedad, permitiendo, que el hueso vecino haga la substitución reptante (creeping substitution) La tercera propiedad es osteoinductividad. Primeramente descrito por Urist a mitad de los años 60, y que se define como la presencia de factores de diferenciación que facilitan el reclutamiento y diferenciación de células mesenquimales y específicamente las que inducen la formación de osteoblastos. Estos factores de diferenciación son denominados BMPs.
La utilización de hueso fresco de cresta iliaca, cumple con estas 3 funciones pero es necesaria una cirugía extra para obtener el injerto, lo que no está libre de peligros y complicaciones, por eso la búsqueda referida para la obtención de otros materiales. La Hidroxilapatita cumple con la segunda función de osteoconductividad a la que pueden añadírseles BMPs y tener también la capacidad osteoinductora, estos últimos son muy costosos y escasos en nuestro medio.
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Deben tenerse las siguientes precauciones: zona receptora vascularizada, implante comprimido y estable, uso de impactadores de teflón. La biocompatibilidad de la Hidroxiapatita sintética ha sido sugerida no solo por su composición sino por los resultados obtenidos en su implantación in vivo, los cuales han demostrado ausencia de toxicidad local o sistémica, no provocando inflamación o respuesta a cuerpo extraño (8).
Entre las desventajas de la Hidroxiapatita se encuentran su débil resistencia mecánica y fragilidad, aunque altos niveles iniciales de resistencia pueden lograrse controlando el grado de porosidad y el grosor del implante, ofreciendo la ventaja de una fijación biológica por crecimiento óseo dentro de los poros interconectados (10). La combinación de ésta, con alguna sustancia osteoinductora como las proteínas morfogenéticas óseas, mejoran sus características. La Hidroxiapatita-200 ha demostrado ser un material biocompatible con una excelente integración al tejido óseo circundante.
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4. Urist MR, Lietze A, Mizutani H, Katsumatsa T, Triffit T, et al. Bovine low molecular weight bone morphogenetic protein (BMP) fraction. Clinical Orthop and Related Research. 162: 219 – 232., 1982
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6. Riaño C, Echevarría A, Noreña A. Hidroxiapatita sintética de porosidad inducida-comparación con el hueso calcinado. Rev Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia 19: 56 – 64, 1999
7. Giraldo AE. Caracterización de muestras de coral tratadas con fosfato de amonio por vías hidrotermal y pirotérmica. Proyecto de grado, Universidad de Antioquia, Facultad de Ingeniería, Medellín, 1997; 407
8. Delgado R, Urbizo J, Rodríguez V, García R, Cabaleiro Z, Iglesias E. Evaluación anatomopatológica experimental de la implantación en hueso de la hidroxiapatita sintética (apafil-G). Rev. habanera cienc. méd; 5(4), 2006
9. Ferrer Y, Jorge Vergara J, Oquendo P, Reguera R. Osteocoral en el tratamiento de lesiones pseudotumorales o tumorales benignas del tejido óseo. Cinco años de evolución. Rev méd electrón. 27 (1), 2005.
10. Inoue K. Ohgushi H, Yoshikawa T, et al. The effects of aging on bone formation in porous hydroxyapatite: biochemical and histologic analysis. J Bone Miner Res 12:989-994, 1997
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