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