Poliuretano a base de policarbonato
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PCU
El polímero policarbonato-uretano (PCU) como reemplazo de UHMWPE en aplicaciones ortopédicas. Policarbonato Uretano
(PCU), un material hidrofílico que atrae los líquidos. El PCU presenta
un coeficiente de elasticidad y un grosor semejantes al cartílago
acetabular sano, por lo que tiene la capacidad de replicar la
distribución del esfuerzo y la amortiguación de impactos que
proporciona una articulación de cadera sana.
Nombre - Simbol
- PCU
- Polímero policarbonato-uretano
- Poliuretano a base de policarbonato
- Policarbonato-Uretano
Aplicaciones
El uso del poliuretano en implantes para cirugía ortopédica no es ninguna novedad, pero existen un miembro de la familia del poliuretano -del el subconjunto del policarbonato-uretano- que tiene gran potencial para su aplicación en este campo. Un ejemplo del uso potencial en ortopedia es en la articulación de la cadera, donde existe la necesidad de nuevos materiales. Las estadísticas indican que los materiales de uso común en la actualidad simplemente no funcionan lo suficientemente bien. Más de 190.000 artroplastias totales de cadera se realizaron en 2002 solo en los Estados Unidos. Pero se estima que para 2012, hasta el 21% de todos los procedimientos de artroplastia de cadera serán revisiones quirúrgicas del implante. Una revisión tan alta tasa significa que se necesitan mejores materiales para implantes. Tradicionalmente, una cadera artificial consta de una cabeza femoral metálica y una copa acetabular, generalmente hecha de polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE), un material que se ha utilizado clínicamente durante más de 40 años. Varios estudios han concluido que una causa principal de aflojamiento del implante es la osteólisis (o resorción ósea) causada por los restos de desgaste generados en la superficie de articulación de la copa acetabular de polietileno. El objetivo, por tanto, es desarrollar un material alternativo para uso en ortopedia que no genere detritos de desgaste de un tipo que induzca osteólisis. Este artículo defiende el uso del polímero policarbonato-uretano (PCU) como reemplazo de UHMWPE en aplicaciones ortopédicas.
Los poli (éster uretanos) (PEU) fueron la primera generación de poliuretanos utilizados en dispositivos médicos, pero se consideraron inadecuados para implantes a largo plazo debido a la degradación hidrolítica significativa del segmento blando de poliéster in vivo. Después de reemplazar el enlace éster de las PEU con un enlace de éter, las PEU se han utilizado con éxito durante los últimos 20 años. Los importantes benefi cios potenciales en cuanto al desgaste del PCU, combinados con una
biocompatibilidad sobradamente acreditada en estudios de gran alcance, proporcionan una
nueva alternativa respecto a los sistemas utilizados actualmente. Se eliminan los problemas
asociados a los demás materiales: los cambios ostelíticos en el hueso ocasionados por
el polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) y sus residuos, la cerámica y la
posibilidad de fracturas por fragilidad, y los niveles de concentración de iones metálicos
propios de las articulaciones del tipo metal-metal.
Los estudios de realizados en laboratorio han demostrado que la tasa de desgaste del PCU
respecto al Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular llega a ser de hasta 12 veces menor.
A este dato hay que añadir que el tamaño de estas partículas de desgaste, verdadero causante
del efecto osteolítico es hasta 6 veces mayor que el de las derivadas del Polietileno. Sin embargo, en varios estudios a largo plazo se ha demostrado que el segmento blando de poliéter de las PEU es susceptible a la oxidación in vivo. Cada vez que el cuerpo humano reconoce un material que no es él mismo, la respuesta normal de autoconservación es hacer que las células intenten encapsularlo. Debido a que son relativamente grandes, estas células a menudo se denominan células gigantes y la reacción se denomina respuesta de “célula gigante de cuerpo extraño”. Se ha determinado que las células gigantes de cuerpo extraño inician la biodegradación oxidativa de la PEU a través de radicales de oxígeno que extraen un protón de la posición alfa-metileno del poliéter, lo que da como resultado la escisión de la cadena y / o la reticulación del poliuretano. Estudios in vitro realizados concluyen que PCU muestra la mejor resistencia general a la degradación hidrolítica, agrietamiento por tensión in vivo, oxidación de iones metálicos y calcificación en comparación con otros poliuretanos de grado médico. Las PCU tienen un segmento blando de policarbonato más estable a la oxidación. Varios estudios in vitro e in vivo han demostrado que las PCU son significativamente más bioestables que las PEU. Las PCU se sintetizan a partir de una cadena de segmento duro de di (-fenilisocianato) de metileno extendida con butanodiol y un poli (1,6 hexil 1,2 etilo). carbonato) segmento blando. Actualmente, las UCP se utilizan en injertos vasculares, válvulas cardíacas artificiales y cables de marcapasos. Para posibles aplicaciones ortopédicas, una serie de pruebas indican que el material PCU desarrollado para aplicaciones cardiovasculares bioestables también tiene propiedades iguales o mejores que el UHMWPE utilizado actualmente como material de articulación en articulaciones artificiales. La primera prueba, que utilizó una medición de la fricción, evaluó cuatro materiales plásticos de carga potencial para su uso en articulaciones artificiales. A partir de estos datos, se encontró que la PCU tiene las propiedades de fricción más bajas de los cuatro materiales en el estudio. En comparación con el UHMWPE, en dos estudios se encontró que la PCU tiene propiedades de fricción más bajas. La PCU también será un material más fácil de lubricar. que el UHMWPE, porque el PCU es un material hidrófilo, mientras que el UHMWPE es hidrófobo. Lo más importante es que, como biomaterial potencial para aplicaciones de desgaste ortopédico, se ha encontrado que el PCU tiene propiedades de desgaste iguales o mejores que el UHMWPE. Y finalmente , el módulo de elasticidad del PCU es similar al del cartílago, a diferencia del UHMWPE, que es unas 70 veces más rígido. Con base en toda esta información, el PCU ya ha sido seleccionado para varias aplicaciones ortopédicas. PCU tiene buenas propiedades de desgaste, buena compatibilidad con tejidos naturales y es fácil de lubricar. Las características tribológicas del PCU, así como su utilización con
cabezas de gran diámetro, lo convierten en la solución perfecta
para la cadera degenerativa del adulto joven. Por esas y otras razones, parece ser una alternativa viable al material de soporte de peso UHMWPE tradicional que se ha utilizado durante más de 40 años en prótesis ortopédicas de reemplazo de articulaciones.
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