Em terras de cirurgia, biocompatibilidade é rainha 

Diversos segmentos da saúde empregam dispositivos bioativos durante ou após cirurgias, durante a recuperação do paciente, em tratamentos não-cirúrgicos, ou para substituírem partes do corpo que foram perdidas devido a injúria ou doença. Todos os materiais utilizados neste processo precisam apresentar um grau mínimo de biocompatibilidade para que não produzam reações adversas ou sejam rejeitados pelo organismo. Este são os biomateriais.

A biocompatibilidade de um dispositivo depende do material do qual é feito. Biomateriais são aqueles que se encaixam nessa descrição. Estes podem ser naturais, como ligas metálicas ou partes do corpo adaptadas para outra função; ou sintéticos, como polímeros e cerâmicas.

Esta postagem dará enfoque aos biomateriais utilizados em implantes ortopédicos (saiba mais sobre implantes sob medida), e o que deve ser avaliado na hora de escolher o melhor para cada paciente. Nesse momento, são levados em consideração critérios técnicos, a patologia em questão e a relação custo-benefício do biomaterial.

Entendendo as categorias

Cada categoria de biomateriais possui propriedades distintas que lhes conferem vantagens e desvantagens, e que determinam sua aplicabilidade em cada caso. Listamos abaixo as mais utilizadas:

Metais e ligas metálicas

Os metais mais utilizados em implantes ortopédicos são ligas de cromo-cobalto, aço inoxidável, zircônio e titânio, sendo que este último é o mais prevalente devido à sua alta resistência mecânica, alta biocompatibilidade e capacidade ósseo-integrativa. No caso do aço inoxidável, as peças podem ser revestidas por um filme de molibdênio, que as protegem do ambiente tecidual ácido.

Estima-se que reações de hipersensitividade a metais, incluindo imunológicas e citotóxicas, podem ocorrer em até 5% dos pacientes receptores*. Essas reações se tornam em fatores a serem considerados antes da implantação. Para prevenir esse tipo de reação, é possível realizar testes de contato (patch testing) antes da aplicação destes biomateriais em pacientes com histórico de reações a metais, ou a critério do médico responsável.

* Rosner GA, Fonacier LS. Hypersensitivity to biomedical implants: Prevention and diagnosis. Allergy Asthma Proc. 2017 May 1;38(3):177-183. doi: 10.2500/aap.2017.38.4052. PMID: 28441987.

Polímeros

Polímeros são biomateriais sintéticos similares aos plásticos, mas que possuem propriedades biológicas e mecânicas superiores que determinam sua função e aplicabilidade.

Na cirurgia ortopédica, os biomateriais mais utilizados são os polímeros PMMA (polimetilmetacrilato), PEEK(Poli ether ether Ketone) e polietileno. Todos trazem versatilidade, resistência mecânica, estabilidade química, alta biocompatibilidade e capacidade de serem moldados em qualquer formato desejado. Isso permite a produção de implantes personalizados para cada paciente.

Cerâmicas

Cerâmicas são biomateriais sólidos formados por elementos metálicos e não-metálicos, como oxigênio, nitrogênio ou carbono, em conjunto. Suas propriedades provêm de sua estrutura cristalina, que por sua vez depende da sua composição química e do processo de manufatura.

Cerâmicas são utilizadas em diversas áreas tecnológicas por sua alta resistência ao calor, eletricidade e corrosão química. Na área médica, cerâmicas à base de zircônio ou hidroxiapatita são utilizadas como biomateriais capazes de reforçar ou substituir estruturas ósseas devido à sua resistência ao desgaste.

É importante notar que nem todo biomaterial pode ser utilizado como implante ósseo, e que mesmo os materiais acima podem ser produzidos com especificações inadequadas para o uso cirúrgico.

Por isso, ao solicitar o implante (ou instrumento cirúrgico), é fundamental que haja um mecanismo de rastreio entre peça, distribuidor e fabricante, para o caso de complicações. Pelo mesmo motivo, também é fundamental a criação de uma relação de confiança entre o cirurgião e as empresas que participam deste processo.

Como escolher o melhor biomaterial

Agora que entendemos as diferenças entre as classificações, fica mais fácil explicar quais critérios devem ser utilizados na escolha do biomaterial que formará a prótese ou implante ósseo. É importante ressaltar que as características biológicas dos biomateriais e de cada caso são fundamentais nessa escolha.

Entretanto, os cirurgiões responsáveis pela solicitação do implante sempre deve ter em mente que fatores externos, como durabilidade do biomaterial e o custo da peça, podem ser impeditivos para a sua fabricação.

Atualmente, os biomateriais mais utilizados são titânio, PEEK e PMMA.

Titânio

Suas ligas têm como características a alta resistência mecânica, baixa densidade, alta biocompatibilidade, alta durabilidade e capacidade ósseo-integrativa, o que as torna muito populares na restauração de articulações de alto impacto, como quadril, joelho e reconstruções orofaciais que envolvam o uso de força ou pressão.

Também se observa que as ligas de titânio não formam tecido fibroso no local da aplicação, e resistem à corrosão ácida do ambiente tecidual. No entanto, o titânio apresenta baixa performance em exames imagiológicos por não ser radiotransparente, o que pode impactar casos que necessitam desse tipo de acompanhamento.

PEEK

Polímero resistente e de alta tecnologia que vem sendo cada vez mais utilizado em implantes devido à sua versatilidade. Ele é biocompatível, durável e estável, mantendo suas propriedades físicas e químicas mesmo após exposição prolongada a fluidos corporais.

Suas propriedades mecânicas são similares às dos ossos craniais, e o material é radiotransparente, tornando-o um escolha muito interessante para cranioplastias ou em casos que necessitem de acompanhamento imagiológicos. Além disso, esse biomaterial é altamente moldável, o que lhe permite ser personalizado em estruturas complexas.

Essas qualidades o tornam excelente para implantes personalizados, incluindo em reconstituições craniofaciais, vertebrais e pós-traumáticas, mas ao mesmo tempo elevam seu preço de mercado. Cabe ao médico e ao paciente avaliarem sua opção de utilização.

PMMA

Outro polímero biocompatível capaz de ser 100% moldável e customizado, o que também lhe confere vantagens na produção de estruturas complexas. Além disso, o PMMA pode ser utilizado como cimento biocompatível no preenchimento de cavidades ósseas danificadas.

Esses fatores, aliados ao preço baixo, ajudam a manter sua popularidade no campo dos implantes ósseos e odontológicos. Cabe ressaltar que este biomaterial possui taxas de intercorrência superiores ao titânio e PEEK, mas que mesmo assim são muito baixas.

O PMMA utilizado pela baio também possui uma versão premium de aparência translúcida e propriedade radiotransparente, ideal para casos de acompanhamento de imagem e ainda mantendo bom custo-benefício.

Além dos biomateriais descritos acima, vale a pena destacar o papel das cerâmicas em implantes ósseos. Esses materiais possuem boas propriedades mecânicas, como dureza e resistência, mas geralmente possuem alto custo financeiro, o que pode dificultar sua utilização na prática.

Como forma de solução desse problema, peças feitas dos biomateriais mais comuns podem ser revestidas com cerâmica durante sua produção, especialmente em pontos de alta fricção no caso de articulações, o que permite a manutenção de um valor mais baixo para a peça, mas ainda permite o aproveitamento das propriedades especiais e durabilidade da cerâmica.

Comparações

A comparação entre o uso de biomateriais com o uso de enxertos ósseos autólogos é uma das análises mais importantes a se fazer antes da solicitação de implantes ósseos é , visto que estes são utilizados por apresentarem vantagens óbvias, como a não-rejeição e a ósseo-integração.

No entanto, um estudo comparativo entre as duas técnicas* realizado nos Estados Unidos concluiu que o uso de biomateriais reduziu o tempo médio de cirurgia e diminuiu a frequência de tratamento intensivo pós-operatório. Além disso, o custo médio entre duas opções não demonstrou diferença significativa (ou seja, são financeiramente equivalentes para o paciente).

*Gilardino MS, Karunanayake M, Al-Humsi T, Izadpanah A, Al-Ajmi H, Marcoux J, Atkinson J, Farmer JP. A comparison and cost analysis of cranioplasty techniques: autologous bone versus custom computer-generated implants. J Craniofac Surg. 2015 Jan;26(1):113-7. doi: 10.1097/SCS.0000000000001305. PMID: 25534061.

Essas vantagens dos biomateriais se devem à possibilidade de modelamento em 3D das peças artificiais, o que permite um planejamento pré-operatório muito mais completo, garante o encaixe da prótese, e elimina a etapa de remoção do enxerto ósseo do sítio original durante a cirurgia.

Além dessas vantagens, a modelagem de alta precisão dos implantes leva em consideração a anatomia do paciente, o que, além de proporcionar mais conforto, ajuda a evitar a necessidade de cirurgias corretivas no futuro. Nesse sentido, a escolha do material é um fator super importante, pois determina a durabilidade do implante, sua adequação funcional, e tem influência na qualidade de vida do paciente.

Mas atenção…

Quem deve realizar a escolha do biomaterial é sempre o cirurgião responsável, levando em conta as necessidades do caso e as propriedades do material. No entanto, há situações em que ele pode encontrar resistência devido a fatores externos, como preço.

Por isso, o biomaterial escolhido e seu custo-benefício devem ter papel fundamental na solicitação de um novo implante personalizado, especialmente em casos que o cirurgião tem segurança total de sua decisão. Esta defesa deverá incluir:

• Procedimento que justifique o pedido de um implante (ex.: cranioplastia; recosntrução óssea);
• Justificativa plausível e embasada sobre o implante ser feito personalizado ao paciente (ex.: grande área afetada; encaixe acurado, resultados estéticos, etc);
• Explicar quais características do material fundamentaram sua solicitação (ex.: radiopacidade; taxa de intercorrências; propriedades mecânicas).

Conclusão

Atualmente há uma ampla gama de biomateriais disponíveis para a modelagem de implantes ósseos, incluindo soluções que combinam dois ou mais materiais, com diferentes durabilidades, e soluções sob medida para cada paciente. 

É importante que especialistas entendam as diferenças entre biomateriais para que tomem a melhor decisão em cada caso. Ficar atento aos avanços da área é igualmente importante a todos os players da área que anseiam por um caso bem-sucedido. Qualquer dúvida, consulte seu cirurgião, fabricantes e distribuidores sobre as novidades!