Investigadores trabajan para reducir fracasos en implantes de cadera

La cirugía de reemplazo total de cadera alivia el dolor de más de 1 millón de pacientes en todo el mundo cada año, pero si bien es un gran éxito, todavía hay margen de mejora.

El Dr. Rizhi Wang es profesor en el Departamento de Ingeniería de Materiales y en la Escuela de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Columbia Británica (UBC) e investigador en el Centro para la Salud y la Movilidad de la Cadera, afiliado a la UBC. Forma parte de un equipo que utiliza Canadian Light Source (CLS) en la Universidad de Saskatchewan para identificar la causa del fracaso del implante de cadera.

Un pequeño número de pacientes sufrirá una falla del implante, a menudo años después de la implantación, que causa varios síntomas y requerirá un reemplazo del implante. «Es un desafío clínico entender qué causa el problema y cómo corregirlo; esto constituye la motivación para la investigación actual», dijo Wang.

El equipo de Wang publicó los hallazgos en la revista. materialiaque es la primera de un esfuerzo de tres etapas para encontrar una solución.

Cuando un implante se descompone en el cuerpo, puede desprender iones y partículas metálicas diminutas y causar lo que se denomina reacciones adversas en los tejidos locales (ALTR, por sus siglas en inglés). La investigación del equipo se centró en comprender la naturaleza química de estas partículas dañinas y precisamente cómo se producen.

Su estudio ha abierto la puerta a la investigación sobre cómo las células reaccionan a las partículas y causan ALTR. La tercera etapa será mejorar el diseño y la selección de materiales de los implantes para mitigar estos efectos secundarios.

«Necesitábamos resolver la pregunta uno para pasar a las preguntas dos y tres», dijo.

Los cirujanos ortopédicos recolectaron implantes fallidos y muestras de tejido durante las cirugías de revisión de implantes de cadera. El equipo de investigación del Dr. Wang analizó estas muestras utilizando la línea de luz VESPERS en el CLS, que reveló partículas amorfas ricas en cromo y fosfato en los tejidos. Estas partículas se forman por la corrosión del implante en el cuerpo, así como por el simple desgaste de una articulación en movimiento.

«El cuerpo es un ambiente muy corrosivo», dijo Wang. Cuando habla de este trabajo, a menudo hace referencia a la película Alien, donde la «sangre» de la criatura devora la nave espacial. La sangre humana no es tan agresiva, pero cuando el metal está en nuestro cuerpo, nuestro sistema inmunológico se defenderá contra ese material extraño.

Habiendo identificado las partículas y cómo se forman en el CLS, el equipo de Wang se trasladó al laboratorio. Allí, pudieron replicar la producción de partículas utilizando un probador de desgaste diseñado específicamente y fluidos corporales simulados.

«Creemos que el proceso está lo suficientemente cerca del entorno humano y las partículas producidas son buenas candidatas para los estudios celulares», el segundo paso en el camino hacia las «revisiones continuas del diseño de los implantes».

Parte de ese trabajo ya está en marcha. Wang dijo que su grupo se ha puesto en contacto con una empresa de ingeniería de superficies en Richmond, Columbia Británica, para desarrollar «un revestimiento duro duradero para básicamente sellar el implante», un proceso que cree que será aplicable a todas las articulaciones móviles: caderas, rodillas, tobillos y hombros.

Si bien la tasa de fracaso de los implantes es muy baja, Wang dijo que el esfuerzo colaborativo de cirujanos ortopédicos, patólogos, ingenieros y científicos continuará mejorando una tecnología que ya es exitosa y que cambia vidas.