PEEK vs Implantes de Metal: Beneficios y Desafíos

Materiales metálicos tradicionales para implantes de tejidos duros

Los materiales metálicos tradicionales para implantes de tejidos duros, como el acero inoxidable, el titanio y sus aleaciones, se utilizan ampliamente en el campo de la reparación y el reemplazo de tejidos duros debido a sus excelentes propiedades, como la alta resistencia mecánica, la buena biocompatibilidad y la resistencia a la fatiga. Sin embargo, el módulo elástico de estos materiales metálicos tradicionales es mucho mayor que el del tejido óseo, lo que dificulta la formación de un gradiente de resistencia razonable. Cuando los pacientes experimentan fuerzas externas específicas, los órganos normales circundantes pueden dañarse, lo que lleva al fallo del implante, conocido como el efecto de "protección contra el estrés" (stress shielding).

Además, los implantes metálicos pueden liberar iones metálicos dañinos, causando disolución ósea o la formación de alérgenos. Adicionalmente, los implantes metálicos son incompatibles con las tecnologías de imagen comúnmente utilizadas, como las resonancias magnéticas (RM) y las tomografías computarizadas (TC), lo que dificulta el monitoreo del crecimiento y la curación ósea. La estructura química del plástico de ingeniería termoplástico PEEK le otorga excelentes propiedades mecánicas, buena biocompatibilidad, resistencia química, facilidad de procesamiento y la capacidad de ser esterilizado repetidamente. Desde la década de 1980, el PEEK ha atraído cada vez más la atención de los científicos de materiales e investigadores ortopédicos, mostrando un gran potencial como sustituto de los materiales metálicos en el campo de la reparación y el reemplazo de tejidos duros.

Ventajas del PEEK sobre los Implantes Metálicos

En comparación con los implantes metálicos, el PEEK tiene dos ventajas significativas:

Módulo elástico: El módulo elástico del PEEK es similar al del hueso cortical, especialmente el PEEK reforzado con fibra de carbono, que coincide aún más con el módulo elástico del hueso cortical. Esta proximidad o coincidencia en el módulo elástico reduce o elimina en cierta medida el efecto de protección contra el estrés, favoreciendo la integración ósea entre el implante y el tejido óseo, y asegurando la estabilidad a largo plazo del implante de PEEK.

Compatibilidad con imágenes: El PEEK es radiotransparente y no crea artefactos durante las radiografías, las tomografías computarizadas o las resonancias magnéticas, lo que facilita el monitoreo del proceso de crecimiento y curación ósea. Además, el PEEK tiene buena biocompatibilidad, resistencia al desgaste, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión, y es liviano en comparación con los materiales metálicos. Estas ventajas hacen que el PEEK sea ampliamente utilizado en aplicaciones de traumatología, columna vertebral y articulaciones.

En comparación con el acero inoxidable, las aleaciones de titanio y los implantes de polietileno de ultra alto peso molecular, el PEEK y sus compuestos exhiben una buena resistencia al desgaste, previniendo eficazmente la inflamación y la disolución ósea causadas por partículas de desgaste alrededor del implante. Por lo tanto, el poliéter éter cetona (PEEK) se considera uno de los materiales candidatos para reemplazar los implantes tradicionales en aplicaciones ortopédicas.

Desventajas del PEEK en Implantes Ortopédicos

El PEEK tiene una energía superficial relativamente baja debido a su superficie hidrofóbica, lo que limita la adhesión celular. Esta bioinercia resulta en una pobre integración ósea entre los implantes de PEEK y el tejido óseo del huésped, lo que lleva a complicaciones como el desplazamiento del implante, el hundimiento de la caja o la pseudoartrosis, que han causado resultados insatisfactorios tanto en estudios in vitro como en estudios clínicos.

Una superficie ideal de PEEK debería apoyar la adhesión celular, la proliferación, la diferenciación de osteoblastos y promover la mineralización de la superficie del implante de PEEK para lograr una fusión ósea sustancial.

Para crear una superficie ideal de PEEK, los investigadores han desarrollado una serie de compuestos de PEEK mediante métodos como el relleno de cerámica bioactiva, el refuerzo con fibra y la modificación de la porosidad del PEEK. El objetivo final es crear un material de implante que mantenga la función de vascularización y transporte de nutrientes, al mismo tiempo que proporciona suficiente resistencia mecánica y resistencia al desgaste. Sin embargo, equilibrar todos estos factores sigue siendo un desafío en la investigación actual.