Biomateriales para implantes oculares

BIOMATERIALES PARA IMPLANTES OCULARES FACULTAD DE FARMACIA UNIVERSIDAD DE SEVILLA Ana María Arroyo Barrios Biomateriales para Implantes Oculares 1 BIOMATERIALES PARA PRÓTESIS OCULARES UNIVERSIDAD DE SEVILLA, FACULTAD DE FARMACIA TRABAJO FIN DE GRADO. BIBLIOGRÁFICO. GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA Ana María Arroyo Barrios Sevilla, X de X. Facultad de Farmacia, Aula Y.Y. Departamento de Química Inorgánica Prof. Dr. José Manuel Córdoba Gallego Biomateriales para Implantes Oculares 2 BIOMATERIALES PARA IMPLANTES OCULARES Ana María Arroyo Barrios, Facultad de Farmacia, C/Prof. García González, s/n. Prof. Dr. José Manuel Córdoba Gallego. Dpto. de Química Inorgánica. RESUMEN En esta revisión bibliográfica tratamos los diferentes biomateriales utilizados en tres tipos de implantes oculares: prótesis oculares, implantes orbitarios y queratoprótesis; aunque al final de nuestro escrito realizamos un breve apunte acerca de los dispositivos intraoculares. Para ello realizamos un breve repaso anatómico del globo ocular para así poder entender cómo han de reconstruir o reemplazar la funcionalidad ocular los implantes oculares expuestos anteriormente. Además, redamos el significado del concepto de biocompatibilidad y qué conlleva que un material sea biocompatible. Junto a todo lo anterior, el tipo de reacciones adversas que pueden provocar en el ser humano por su inclusión en el organismo. También expusimos las necesidades de los pacientes portadores de implantes, para poder conocer qué características han de cumplir los materiales que se han de aplicar a ellos, al igual que la definición de implante ideal para cada uno de los casos tratados en esta revisión. En todos ellos su funcionalidad y biocompatibilidad son primordiales, por lo que se ha realizado una amplia búsqueda sobre los materiales más usados a día de hoy en cada uno de los implantes mencionados, exponiendo sus cualidades, sus propiedades y su grado de biocompatibilidad, como son el PMMA, PHEMA, PTFE, criolita, silicona, etc. Al final de esta revisión tratamos los nuevos materiales que se están empezando a aplicar en este campo de estudio, como son el PLA, el P(VCL-co-DMAEMA+-co-MPC) y por último el UNCD. Estos tres han presentado características muy adecuadas para su aplicación en implantes oculares, llegando a ser soluciones prometedoras para muchos de los problemas que sufren los portadores de estos dispositivos. Palabras clave: implante, biomaterial, biocompatibilidad, prótesis ocular, implante orbitario, queratoprótesis Biomateriales para Implantes Oculares 3 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 4 1.1. Anatomía ocular 4 1.2. Implante ocular 5 1.3. Biomateriales 9 2. OBJETIVOS DE LA REVISIÓN 11 3. METODOLOGÍA 12 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 14 4.1. Necesidades del paciente 14 4.2. Tipos de materiales 15 4.2.1. Prótesis Oculares 15 4.2.2. Implantes Oculares 17 4.2.3. Queratoprótesis 24 4.3. Desarrollos futuros 26 5. CONCLUSIÓN 30 6. GLOSARIO 32 7. ACRÓNIMOS 33 8. BIBLIOGRAFÍA 34 Biomateriales para Implantes Oculares 4 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Anatomía ocular El globo ocular es el órgano encargado de la visión que se encuentra alojado y protegido en la cavidad orbitaria. El ojo comprende una serie de capas (Figura 1), en la más externa, la túnica fibrosa, encontramos la córnea, medio transparente ubicado en su porción anterior, pero también una capa opaca y dura en la posterior conocida como esclerótica o esclera. La zona de unión de ambas se conoce como limbo esclerocorneal. Los músculos extraoculares encuentran su inserción en la zona externa de la esclera, por su parte el nervio óptico sale de su porción posterior. La esclera aumenta en espesor conforme nos adentramos en su parte posterior. (Stephen E. Haddad, n.d.) Figura 1. Esquema anatómico del globo ocular humano (Ruiz Casas, 2016) Debajo de la túnica fibrosa encontramos una capa muy vascularizada, la úvea. Esta se divide en dos, en su parte posterior la coroides y en la anterior, el cuerpo ciliar. La coroides se encuentra íntimamente unida a la retina, nutriéndola en sus dos tercios extremos. El cuerpo ciliar es a su vez un punto de fijación para el iris, formando el diagrama pupilar. El cuerpo ciliar contiene al músculo ciliar, músculo liso, que se encarga del fenómeno de la acomodación del cristalino. El epitelio ciliar se encarga de la secreción del humor acuoso. El cristalino se encuentra tras el iris sostenido por las fibras zonulares. Las fibras zonulares se extienden desde la parte media del cristalino hasta el cuerpo ciliar. (Garcia-Porrero, 2013; James, 2012) Biomateriales para Implantes Oculares 5 En el globo ocular diferenciamos dos porciones de distinto tamaño. La primera es el segmento anterior, que es más pequeño y prominente, y se extiende desde la córnea al cristalino. El segmento anterior se encuentra a su vez dividido en otras dos zonas, la cámara anterior y la cámara posterior. La cámara anterior la forman la córnea en posición anterior, el iris y el centro del cristalino en posición posterior. Su periferia es el ángulo iridocorneal o ángulo de drenaje, el cual está recubierto por una red de células y haces de colágeno, denominados red trabecular. Por ahí es por donde el humor acuoso drena hacia el canal de Schlemm y desde el canal hasta el sistema venoso a partir de las venas acuosas. La cámara posterior comprende el iris, el cristalino y el cuerpo ciliar, es un espacio pequeño distinto al cuerpo vítreo. Tanto la cámara anterior como la posterior están ocupadas por el humor acuoso. Entre cristalino y retina se encuentra el cuerpo vítreo, el cual ocupa la mayor parte del segmento posterior del globo ocular. En sentido anterior la conjuntiva bulbar del globo ocular se repliega desde la esclera dentro de los fondos de saco y desde esa zona hasta la superficie posterior de los párpados. Es ahí donde se forma la conjuntiva tarsal. La cápsula de Tenon, capa de tejido conectivo, separa la conjuntiva de la esclera y se prolonga hacia atrás cual vaina alrededor de los músculos rectos. (James, 2012) 1.2 Implantes oculares El implante ocular es cualquier tejido, elemento o dispositivo que se introduce en el globo ocular de un paciente con diferentes objetivos, sean estos la mejora estética ocular, el funcionamiento de dicho órgano, la optimización el órgano o el reemplazo de alguna de sus estructuras ya sea por un daño o su ausencia. Siempre se buscará la mejora de la calidad de vida y salud visual. El campo de los implantes oculares es muy amplio, ya que existen una gran variedad de dispositivos de distinta composición, morfología y funcionamiento. En algunos casos, cuando el paciente lo requiera, será necesario realizar intervenciones quirúrgicas para incluirlos. A continuación, definiremos brevemente algunos de los implantes oculares que trataremos a lo largo del trabajo. a. Prótesis Ocular La prótesis ocular es un dispositivo médico de origen artificial cuyo objetivo principal es el de la restauración estética, anatómica y hasta cierto punto, funcional del ojo en aquellos Biomateriales para Implantes Oculares 6 pacientes que por causas congénitas o patológicas han perdido total o parcialmente su globo ocular. Se busca que estos implantes estén desarrollados en materiales que aseguren al paciente una buena biocompatibilidad y confort en el porte. Actualmente los más comunes son de polimetilmetacrilato (PMMA) (Figura 2), aunque en algunos países europeos como Alemania se sigue utilizando prótesis de cristal de criolita. (Rokohl et al., 2019) Figura 2. Prótesis ocular de PMMA (Todd Cranmore, n.d.) El proceso de creación de prótesis oculares personalizadas consta de una serie de pasos: (Gomez, 2010) 1. Impresión, mediante material de moldeo, de la cavidad orbitaria. 2. Creación de un molde de yeso a partir de la impresión realizada en la cera. 3. Se realiza una copia de ese molde en el material que se va a utilizar para la prótesis, el PMMA. 4. Sobre la superficie externa se pintarán a mano los vasos sanguíneos e iris, tratando de que estos sean lo más similares posible al ojo no afectado. 5. Para finalizar se pasa al pulido de la prótesis con materiales abrasivos para obtener una superficie lisa y regular que asegure un porte agradable y una apariencia de ojo real. b. Implante Orbitario El implante orbitario es un dispositivo médico de origen artificial con geometría esférica de aproximadamente dieciocho a veinte milímetros de diámetro. Los materiales más utilizados a día de hoy en estos dispositivos son el polietileno y la hidroxiapatita (HA) (Figura 3). Biomateriales para Implantes Oculares 7 Figura 3. Implantación de un implante orbitario de HA mediante técnica de cuadrisección. (Álvarez et al., 2015) Estos son insertados durante los procesos quirúrgicos de enucleación o evisceración para restablecer el volumen del globo a la vez que facilitar el movimiento de la prótesis ocular que se adaptará luego. Tras su inserción, con tejido conjuntival, se cierra la cavidad donde queda alojado el implante. c. Queratoprótesis Son dispositivos médicos, naturales o manufacturados, utilizados como córneas artificiales en aquellos casos donde el paciente necesite un trasplante corneal. Existen diversas situaciones que limitan el uso de córneas donantes: la escasez de estas y la existencia de condiciones físicas y patológicas en el paciente que impiden que se pueda realizar de forma exitosa el trasplante y haya un postoperatorio favorable. Algunas de las condiciones más comunes que limitan su uso son: las quemaduras químicas profundas y las inflamaciones crónicas de la superficie ocular, como son las producidas por el herpes virus y el Síndrome de Sjögren. Dicha prótesis (Figura 4) se implantará de manera penetrante en el tejido corneal sustituyendo completamente la córnea dañada que ha de retirarse. (Lloyd et al., 2001) Figura 4. Esquema representativo de la localización de la queratoprótesis en córnea. (Lloyd et al., 2001) En contraposición encontramos a los implantes o lentes intracorneales (INLAY) (Figura 5), estos últimos se colocan entre las capas de la córnea buscando una corrección óptica a Biomateriales para Implantes Oculares 8 defectos refractivos como son la miopía, hipermetropía o presbicia. Tanto queratoprótesis como INLAYS suelen ser fabricados en PMMA. (Lloyd et al., 2001) Figura 5. Kamra INLAY (Saaqib Ahmad Malik, 2014) Existen muchos más tipos de implantes oculares, pero debido a que esta revisión tiene una extensión limitada no podemos tratarlos todos con la misma profundidad. Es por esto por lo que los introduciremos de forma breve en la siguiente tabla (Tabla 1): Tabla 1. Resumen de diversos tipos de implantes oculares (Lorenzana Rodríguez, 2018). Corrección Óptica Lentes de Contacto Disco de pequeño tamaño utilizado para la corrección óptica. Se coloca directamente sobre la córnea. Puede ser de PMMA, hidrogel de silicona o hidrogel convencional. Lentes de Cámara Interna Lente fáquica, colocada en cámara posterior, entre iris y cristalino. Permite la corrección óptica en pacientes con cristalino transparente y altas ametropías. Anillos intracorneales Segmentos semicirculares que se implantan en el estroma corneal buscando modificar la curvatura de la córnea para corregir defectos refractivos y tratar el queratocono. Lentes Intraoculares Lente afáquica utilizada para reemplazar el cristalino al aparecer la catarata. Lentes de fijación iridiana Lente fáquica que se coloca en cámara anterior, apoyada en el iris para la corrección de ametropías. Lentes de apoyo angular Lente fáquica que se implanta en cámara anterior, sostenida en el ángulo irido-corneal para la corrección de ametropías. Prótesis Perioculares Prótesis palpebrales Sistema que se inserta a los párpados que presentan malposiciones para mejorar la mecánica y estética del ojo del paciente. Prótesis de la vía lagrimal Dispositivo que se intuba en la vía lagrimal para evitar la obstrucción y facilitar el paso de la lágrima, evitando la epifora. Prótesis de paredes orbitarias Implantes aplicados a la órbita ocular para la reconstrucción del volumen ocular del paciente debido a una fractura. Biomateriales para Implantes Oculares 15 degradarse dando necrosis con el tiempo. Será necesario además emplear una buena técnica de esterilización en la colocación del implante, practicar una buena asepsia de las zonas perioculares y de implantación, el uso de antibióticos, buscar una correcta fijación de la prótesis al lecho receptor; y la inclusión del implante utilizando como recubrimiento tejidos receptores en buen estado. c. Pacientes portadores de queratoprótesis Los pacientes que necesitan de una queratoprótesis presentan unas características muy específicas. Son individuos que no pueden recibir como reemplazo a su córnea atrófica un botón donante, presentan una salud ocular en su polo anterior muy deteriorada y suelen ser de edades avanzadas en su mayoría. Los pacientes más ancianos no suelen ser candidatos a una córnea donante por sus características físicas. La cicatrización en estos pacientes está afectada, por lo que los biomateriales que se utilicen deberán asegurar que la interfaz de contacto con el tejido del paciente y la prótesis pueda existir una buena cohesión sin que se altere la transparencia de la queratoprótesis. Dos de los problemas más comunes que sufren los portadores de queratoprótesis por los que pueden acabar rechazando la prótesis, son la extrusión del implante por los cambios de la presión intraocular y los fallos en la cicatrización. Por lo tanto, una queratoprótesis debe quedar firmemente retenida en la córnea y así evitar la extrusión, debe permitir que sea fácilmente colonizada por las células del epitelio corneal en su cara externa, y al mismo tiempo, que estas células decrezcan en proporción en la zona donde se encuentre implantada la prótesis. (Lloyd et al., 2001) 4.2. Tipos de materiales 4.2.1. Prótesis Oculares Actualmente el material más utilizado en prótesis oculares es el PMMA, aunque existen aún casos donde se utiliza cristal de criolita. Vamos a tratar las características de ambos materiales de forma breve. a. Polimetilmetacrilato El PMMA (Figura 7) es un material acrílico obtenido mediante polimerización de metacrilato de. Algunas de sus características son: Biomateriales para Implantes Oculares 16 - Transparencia del 92 % - Resiste a los agentes externos y a la radiación UV - Combustiona con facilidad - Se moldea y mecaniza con facilidad - Resistencia al rayado - Buen aislante térmico y acústico - Densidad de 1190 kg/m³ Figura 7. Estructura del PMMA. (Dr Torsten Henning, 2008) Todas estas características ya mencionadas junto a su biocompatibilidad hacen del PMMA un material idóneo para aplicaciones médicas y ópticas. b. Cristal de criolita La criolita, hexafluoroaluminato de sodio (Na3AlF6), es un mineral perteneciente al grupo III de los halogenuros según la clasificación de Strunz. Es de color claro, se encuentra usualmente asociada a la siderita. El índice de refracción de la criolita es muy similar al del agua. Su densidad de 2.98 g/cm3. Se utiliza principalmente para la obtención del aluminio metálico mediante electrolisis y en aplicaciones ópticas. (Minería en Línea, 2018) (Chester, 1896) Tras esta breve introducción intentaremos hacer una comparativa de la aplicación de estos dos materiales en las prótesis oculares. En Alemania se siguen haciendo prótesis en cristal de criolita defiriendo de la tendencia mundial del uso de PMMA. Algunas de las diferencias existentes entre las prótesis de cristal de criolita y de PMMA es la vida útil de cada una. Las prótesis de cristal de criolita tienen una vida media de un año, pasado este tiempo han de ser reemplazadas de nuevo. Las que son realizadas a partir de PMMA son más longevas, con una vida de aproximadamente cinco años. Aun así, las prótesis de PMMA necesitan un mantenimiento constante de su superficie por el uso continuado, es por ello, por lo que cada cierto tiempo han de volver a ser pulidas. Si estas no se pulieran de forma regular, se permitiría a las bacterias alojarse con mayor facilidad en sus porosidades. Las prótesis de cristal de criolita a pesar de no perder las cualidades de su superficie son mucho más frágiles que las de PMMA, teniendo un mayor riesgo de rotura que las de material acrílico. (Rokohl et al., 2019) Biomateriales para Implantes Oculares 17 4.2.2. Implantes Orbitarios Existen diversos tipos de implantes orbitarios que podemos resumir como se muestra en la Tabla 2. Cada uno tiene sus propias características que intentarán proporcionar la mejor solución a los pacientes anoftalmos atendiendo a sus necesidades físicas. Tabla 2. Clasificación de los diferentes tipos de implantes orbitarios según su naturaleza. (Baino et al., 2016) No porosos No contienen aparataje para su implantación en los músculos extaoculares, no permitiendo el crecimiento fibrovascular. No poseen ningún dispositivo que facilite el anclaje de la prótesis ocular. Semi-integrados Poseen un sistema específico para implantarse a los músculos extraoculares sin interrupción de la línea conjuntival. Su superficie anterior es irregular, por lo que permite el movimiento de la prótesis ocular. No existe en ellas contacto directo entre implante y prótesis. Integrados magnéticamente Incluyen un imán en su zona anterior que le permiten que el movimiento del implante se transmita a la prótesis, que posee de otro imán en su cara interna. Entre prótesis e implante se encuentra la conjuntiva. Integrados mecánicamente Contienen en su estructura un dispositivo que los une a la prótesis, por lo que la línea conjuntival se encuentra interrumpida por el mismo. Porosos Permiten el crecimiento fibrovascular, pudiendo poseer o no acoplamiento directo a la prótesis ocular. Porosos semi-integrados Creados a partir de materiales porosos que tienen la capacidad de permitir el crecimiento fibrovascular. Biogénicos Compuesto en su totalidad o de forma parcial por injertos biológicos o tejidos. También se incluyen aquellos que tiene un recubrimiento en láminas de tejidos. Tras esta breve introducción pasamos a desarrollar los materiales más utilizados. a. Hidroxiapatita La HA pertenece al grupo de los ortofosfatos de calcio, pudiendo ser natural si proviene de la coralina o sintética (Figura 8). Se ha utilizado durante un largo periodo de tiempo como biomaterial para distintos tipos de implante debido a la biocompatibilidad con respecto a los tejidos duros. Este material se introdujo en la implantología orbitaria a mediados de los años ochenta, siendo el material más usado hasta la década siguiente. Actualmente se utiliza con mayor frecuencia como implante tras una enucleación primaria. (Baino et al., 2014) Biomateriales para Implantes Oculares 18 Figura 8. Implante orbitario de hidroxiapatita.(Dalpasso protesi oculari, 2015) La estructura porosa interconectada de la HA permite el crecimiento fibrovascular, por lo que se reduce el riesgo de migración del implante. La vascularización a su vez permite que los tratamientos contra las infecciones oculares lleguen hasta las zonas en contacto con el implante de forma eficaz. La superficie permite la unión de los músculos extraoculares al implante, mejorando ampliamente la movilidad del mismo. Si se perfora la zona anterior del implante se pueden colocar estabilizadores para unirlos a la prótesis ocular, proporcionando un rango mayor de movimientos oculares, pudiendo a llegar a reproducir movimientos finos. A pesar de todas las ventajas que ofrece este biomaterial, presenta dos grandes inconvenientes. Los implantes de HA que provienen de la coralina provocan un grave daño a la vida de los ecosistemas, ya que se necesita realizar una explotación a los corales naturales para obtener este material, elevando así su coste de producción con respecto a otros biomateriales empleados en los implantes orbitarios. En segundo lugar, aunque la HA presenta un buen perfil de biocompatibilidad, suele presentar dificultades en la sutura de los músculos extraoculares por tener una superficie porosa. La rugosidad del material tiene un claro impacto en la propia biocompatibilidad ya que predispone al material a una futura exposición debido a la abrasión de la conjuntiva y la cápsula de Tenon por el movimiento del implante de HA. Es por esta razón por la cual los implantes suelen envolverse antes de ser introducidos en el paciente. (Baino et al., 2014; Baino and Potestio, 2016) En los casos de exposición del implante se ha podido comprobar que el uso de injertos alrededor del implante orbitario puede evitar el recambio de este. Si se llegase a producir infección puede tratarse con la administración sistémica de antibióticos, pero si los síntomas no cesasen, sería conveniente extraer el implante. (Baino et al., 2014) Biomateriales para Implantes Oculares 19 El adelgazamiento conjuntival es otra de las complicaciones asociadas al porte del implante de HA, al igual que las secreciones de la órbita o incluso la formación de granulomas piógenos que pueden llevar a una infección crónica del implante, junto a la persistencia de dolor o incomodidad al porte. En aquellos casos donde el implante se encuentra conectado a la prótesis ocular se puede dar la extrusión y oclusión de la apertura que une a ambos. Una solución a esta problemática es la administración del antibiótico Mitomicina C en el agujero que une a ambas. (Baino et al., 2014) La utilización de implantes de HA está contraindicada en pacientes pediátricos. Debido al crecimiento de la órbita del niño, es necesario hacer un cambio del tamaño del implante. Esta tarea es altamente dificultosa en el caso del biomaterial de HA por el grado de fibrovascularización que se forma alrededor del mismo, es por ello, que los implantes elegidos en estos pacientes son aquellos no porosos. (Baino et al., 2014) b. Silicona La silicona ha sido utilizada durante un largo periodo en el ámbito de la cirugía, esto se debe a las propiedades que presenta, ya que es biológicamente y químicamente inerte, además de flexible, manejable y tener bajo coste (Figura 9). Figura 9. Implante de silicona. (Dalpasso Protesi Oculari, 2015a) Antes de la introducción de los implantes orbitarios porosos la década de 1980, las esferas no porosas de siliconas eran implantadas tanto envueltas como desnudas como alternativa principal a los implantes universales. A día de hoy siguen siendo una buena alternativa cuando no se puede estabilizar el implante. (Baino et al., 2014) El uso de los implantes de silicona también viene determinado por la edad del paciente. Se recomienda el uso de estos implantes en pacientes pediátricos, al igual que en ancianos donde su estado de salud de encuentre muy debilitado y no se pueda realizar un seguimiento Biomateriales para Implantes Oculares 20 adecuado del estado del implante. El uso del implante con estabilizador se comienza a utilizar ya en pacientes adolescentes. (Baino et al., 2014; Baino and Potestio, 2016) Los mejores resultados obtenidos con los implantes no porosos de silicona han sido reportados en los casos donde se envolvieron con tejido muscular del paciente, disminuyendo el riesgo de extrusión y migración del implante, hechos bastante comunes en este tipo de material. Además de los casos anteriormente expuestos, los cirujanos recomiendan la utilización del implante de silicona en traumas severos, donde los músculos extraoculares están dañados y no pueden unirse al implante durante la cirugía. (Baino et al., 2014) En Estados Unidos se ha propuesto el uso de compuestos de silicona comercial, el llamado sistema Flexiglass, en pacientes pediátricos para expandir la órbita. Este aspecto es muy importante, ya que con el tiempo, es común que la cuenca acabe contrayéndose y perdiendo gran parte de su volumen y forma. Si se consigue evitar este problema en edades tempranas, se conseguirá que el paciente adulto no sufra molestias mayores y nuevas cirugías para cambiar el implante y rediseñar la órbita anoftálmica. (Baino et al., 2014) c. Polimetilmetacrilato El PMMA es un material ampliamente utilizado en el campo de la oftalmología debido a su buena biocompatibilidad para con los tejidos oculares, siendo un material de referencia en la oculoplastia y por ende en los implantes orbitarios (Figura 10). Figura 10. Implante de PMMA. (Dalpasso Protesi Oculari, 2015a) Tras largos años usándose implantes orbitarios de PMMA y estudiar las reacciones producidas en los pacientes, se ha podido comprobar que es uno de los mejores materiales aplicados en oftalmología y que se obtienen mejores resultados de biocompatibilidad en aquellos sujetos portadores de implantes orbitarios huecos que sólidos. Biomateriales para Implantes Oculares 21 d. Óxido de Aluminio El óxido de aluminio (Al2O3), también conocido como alúmina, ha sido un biomaterial utilizado durante largos años en prótesis debido a sus propiedades: gran dureza, alta fuerza compresiva y gran resistencia al uso. A partir de 1990 se propuso el uso de este material en el campo de los implantes orbitarios, ensayándose por primera vez en conejos y dando buenos resultados, observándose sólo un caso de infección y ninguna alteración conjuntival. El crecimiento fibrovascular se produjo a los quince días de la implantación y se terminó al mes. Se puso de manifiesto mediante estudios de nuevo en conejos que la biocompatibilidad del óxido de aluminio era similar a la HA, siendo a su vez un material más barato y respetuoso con el medioambiente. (Baino et al., 2014) En comparación a los implantes de PE y HA, los mejores resultados en la proliferación de fibroblastos se produjeron en los implantes de óxido de aluminio, debido a la asociación con la microestructura cristalina del mismo. Tras estos ensayos en animales, se introdujeron en humanos dando resultados en el postoperatorio bastante similares a los hallados en HA. La incidencia de exposición del implante de óxido de aluminio fue mucho menor que con HA, además de no darse ningún caso de infección. (Baino et al., 2014) A pesar de los buenos resultados, los implantes de alúmina son inusuales, teniendo una proporción del 9.3 % de extrusiones pasados tres meses de la intervención quirúrgica. Otros autores describen las extrusiones a largo plazo, dándose en implantes asociados con la evisceración, con estabilizadores y en casos con cirugías anteriores. No se dieron en aquellos pacientes con ojos enucleados. Diversos autores han descrito que la extrusión con este material puede evitarse mediante la técnica de la envoltura con tejidos del propio paciente o donantes. (Baino et al., 2014) e. Polietileno El Polietileno (PE) se introdujo a finales de los años ochenta como alternativa a la HA (Figura 11). No sólo se utiliza como biomaterial para implantes orbitarios, también en la reconstrucción del suelo orbitario. Se propuso su uso buscando un material que produjese menor inflamación en el paciente que la HA. En comparación a la HA, el PE presenta una superficie mucho más lisa e incluso más homogénea que los implantes de óxido de aluminio. (Baino et al., 2014) Biomateriales para Implantes Oculares 22 Figura 11. Implante orbitario de PE. (Dalpasso Protesi Oculari, 2015b) Los implantes de PE son maleables, por lo cual mejora su manejabilidad para su implantación y, por ende, provocando menor irritación en la conjuntiva en comparación a los implantes de HA. La vascularización alrededor del implante de PE es mucho más lenta en comparación a los de HA o de óxido de aluminio, ya que esto depende directamente del tamaño de los poros del material. A mayor tamaño de poros, más rápida será la vascularización. (Baino et al., 2014) Además de la vascularización, la porosidad del implante es otra ayuda al crecimiento de tejidos alrededor del implante junto a una más fácil unión del músculo a la superficie de este. Una ventaja que presenta es la baja frecuencia de exposición del implante orbitario, llegándose a describir un caso donde el paciente llegó a perder sus pestañas debido a la extrusión parcial del implante. Se ha visto que la colonización bacteriana del implante es un factor de riesgo añadido a la exposición anterior del implante de PE además del pobre crecimiento de tejidos alrededor del mismo que limita la penetración tópica y sistémica de antibióticos. Debido a todo ello, la solución a esta problemática tiende a ser la eliminación y recambio del implante orbitario. (Baino et al., 2014) A pesar de ello, las complicaciones derivadas por la extrusión del implante de PE son similares a HA y Al2O3, incluso teniendo el PE una mayor motilidad. Algunos autores ven como solución a la exposición del implante de PE combinarlo con injertos de grasa en su cara anterior. El uso de PE en pacientes pediátricos ha tenido resultados satisfactorios por otra parte gracias a las bajas complicaciones postoperatorias. Los avances relacionados con este biomaterial aplicados a los implantes oculares se están encaminado por el uso de PE con peso molecular ultra elevado en pacientes que necesiten una reconstrucción total de la órbita. Se busca así la continuidad de la utilización de Biomateriales para Implantes Oculares 23 PE en la reconstrucción y el implante, pero a su vez, la mayor mímica con la forma y tamaño original de la cavidad. (Baino et al., 2014) f. Proplast El Proplast es un compuesto conformado por politetrafluorato (Teflon) y fibras de carbono. Se introdujo este biomaterial sintético una década antes que apareciese la HA. Se probó primero en conejos, dando buenos resultados con respecto a la fijación en tejidos blandos y no produciendo migraciones del implante, tras ello se pasó a humanos y tampoco se dieron casos de extrusión o migración del mismo. A pesar de ello, actualmente ha decrecido su popularidad ya que a largo plazo sí aparecen complicaciones por el post-operatorio, sobre todo por infecciones asociadas al uso de este material. (Baino et al., 2014) g. Politretafluoroetileno El politetrafluoroetileno (ePTFE) conocido comúnmente como Gore-Tex se empezó a investigar a finales de 1990 en conejos enucleados. Ninguno de los sujetos de los ensayos sufrió infecciones postoperatorias, al igual que casos de exposición o extrusión del implante. Sí se observaron rasgos de inflamación y crecimiento fibrovascular con una penetración en el material de hasta 500 μm. (Baino et al., 2014) Analizando el tejido que recubre el implante histopatológicamente se ha encontrado que el ePTFE provoca inflamaciones crónicas. Se han descrito diversas reacciones inflamatorias en oftalmología relacionadas con el uso de ePTFE, provocando problemas en el postoperatorio. (Baino et al., 2014) h. Óxido de Aluminio recubierto de HA El compuesto de HA/Al2O3 se creó a principios del año 2000 en la búsqueda de paliar las limitaciones de los implantes de HA de coralina. El Al2O3 actúa como base del implante estando recubierto por una capa de HA sintético, así se busca que exista una biocompatibilidad y estabilidad a un mayor largo plazo. En los ensayos se vio que el compuesto daba resultados similares, llegando a ser iguales en muchos casos a las esferas de HA. (Baino et al., 2014) Actualmente no existen muchos otros modelos de implantes recubiertos de HA ya que no presentan mayores ventajas clínicas que los implantes de HA puros y además de la presencia contaminante de CaO proveniente del propio material. Lo ideal en futuros ensayos es que la recubierta de HA realmente juegue un papel clave en la biocompatibilidad del implante. (Baino et al., 2014) Biomateriales para Implantes Oculares 24 4.2.3. Queratoprótesis a. Cuarzo El cuarzo actualmente ha caído en desuso debido a la emersión de nuevos materiales más efectivos, pero tiene una gran relevancia histórica siendo el segundo material más usado en el campo de las queratoprótesis tras el vidrio. Se unía a anillos de oro y platino, pero los resultados no eran beneficiosos, dándose la extrusión del implante tras unos años. Se pensaba que un material menos pesado que el vidrio destinado a la zona óptica en combinación con otro en su periferia para anclar la prótesis sería capaz de hospedar a las células del paciente sería la opción más adecuada y biocompatible sin perder la función óptica. (Baino et al., 2014) b. Carbono El carbono ha sido ampliamente utilizado como recubrimiento para dispositivos en cardiología, pero también propuesto como uno de los primeros materiales cerámicos en el desarrollo de la zona de fijación de la queratoprótesis al tejido del paciente. Los primeros diseños que constaban de un núcleo de silicona transparente con carbono en la periferia no tuvieron éxito en los inicios. Se buscaba que esa zona de carbono porosa desarrollase una estructura continua filiforme que dejara espacio para que crecieran los fibroblastos estromales en ella. Los primeros ensayos en animales no obtuvieron resultados positivos a pesar de la buena penetración de la prótesis y la proliferación del tejido estromal del propio ojo sobre la estructura de fibras de carbono. Con las mejoras del modelo en la zona de la periferia con capas de carbono de un grosor de 200 μm se empezaron a obtener resultados más prometedores. (Baino et al., 2014) Aunque el diseño mejoró notablemente, seguían presentándose dos problemas, la cirugía para su implantación era excesivamente compleja y las fibras de carbono eran demasiado frágiles. (Baino et al., 2014) c. Polimetilmetacrilato Las primeras prótesis de PMMA de gran calidad fueron diseñadas y empleadas en la década de 1960, al no obtenerse buenos resultados con ellas nunca llegaron a utilizarse a gran escala. (Lloyd et al., 2001) Biomateriales para Implantes Oculares 31 incluso, la extrusión de este. A ello se une la complicación del recambio del implante en los pacientes pediátricos, ya que la prótesis ha de amoldarse al crecimiento de la cavidad orbitaria. Aunque existen implantes orbitarios con capacidad de liberar fármacos, su eficacia no es muy alta. Una línea prometedora de investigación en estos dispositivos serían aquellos capaces de liberar bactericidas y fármacos antineoplásicos durante el mayor número de años posibles, así se evitaría una reintervención temprana. De esta forma podrían combatirse de forma eficaz las posibles infecciones que puedan ocurrir y en el caso de pacientes enucleados por tumores, evitar con los antineoplásicos que puedan proliferar nuevos y estos se diseminen por el resto del organismo. Por otro lado, los materiales utilizados en queratoprótesis en su mayoría no eran los más inocuos y transparentes para un porte adecuado. Solamente el PTFE demostró en los ensayos que no llevaba a la extrusión, siendo capaz de permitir el crecimiento de células estromales de la córnea sobre él sin llegar a opacificarse. Aparte del PTFE, polímeros como el PLA son capaces de cambiar su forma con la temperatura sin alterar el resto de sus cualidades, aportando una adecuada transparencia y biocompatibilidad. Esta nueva característica permitiría a que las queratoprótesis no se extruyeran con los cambios de temperatura. Sobre el PLA aún se debe comprobar que los cambios en la presión intraocular del ojo no extruyen las prótesis creadas a partir de este material. Por último, introducimos de forma breve uno de los materiales más novedosos aplicado a los futuros dispositivos intraoculares, como serán las futuras retinas artificiales y otros tipos de dispositivos dispensadores de fármacos, este es el UNDC. Este nuevo biomaterial demostró en los ensayos que era biocompatible y se podía implantar en el interior del globo ocular sin causar perjuicios. A pesar de los buenos resultados, aun se observó cierto nivel de necrosis. Es por ello por lo que se ha de seguir investigando las reacciones de este material in vitro hasta llegar a conocer la causa de la misma, y luego pasar a los ensayos in vivo para comprobar que el ojo humano pudiese portarlo. Biomateriales para Implantes Oculares 32 6. GLOSARIO • Afaquia: El ojo conserva su cristalino. • Anexina V: Proteína celular utilizada en las citometrías de flujo para la detección de células apoptóticas gracias a su capacidad de unión al marcador fosfatidilserina. • Ametropía: Defecto refractivo ocular. • Enucleación: Proceso quirúrgico donde se extirpa el globo ocular, pero dejando los músculos oculares y el resto de los contenidos orbitales. • Evisceración: Proceso quirúrgico donde retiran los contenidos del globo ocular, pero que deja la esclera y los músculos extraoculares intactos. • Faquia: El ojo no conserva su cristalino. • Fibras zonulares: Conocido por zónula, zónula de Zinn o zónula ciliar, es en sí el ligamento suspensorio del cristalino, que mantiene a la cápsula del cristalino en su posición además de permitir que se produzca el fenómeno de la acomodación trabajando junto al músculo ciliar. • Granuloma piógeno: Nódulo vascular de aspecto carnoso, húmedo o costroso, normalmente de color escarlata, compuesto por la proliferación de capilares sobre un estroma edematoso. • Queratocono: Enfermedad corneal degenerativa no inflamatoria donde se produce un adelgazamiento progresivo de la córnea además de su deformación debido a alteraciones en el colágeno. • Síndrome de Sjögren: Enfermedad autoinmune donde se destruyen las glándulas salivares y lagrimales causando una grave sequedad bucal y ocular. • Yoduro de Propidio: Agente de intercalación fluorescente utilizado en la tinción de células. Se aplica como tinción en las citometrías de flujo para la evaluación de la viabilidad celular y con otro tipo de propósitos en el estudio del ADN. Biomateriales para Implantes Oculares 33 7. ACRÓNIMOS ePTFE: Politetrafluoroetileno DMAEMA+: 2-(dimetilamino)-etil metacrilato HA: Hidroxiapatita INLAY: Implante intracorneal MPC: 2-metacriloiloxietil fosforilcolina UNCD: Diamante Ultrananocristalino PE: Polietileno PHEMA: Polihexietilmetacrilato PLA: Poliácido láctico PMMA: Polimetilmetacrilato PTFE: Politetrafluoroetileno RF: Radiofrecuencia RIE: Reactive ion-etching VCL: N-vinilcaprolactama Biomateriales para Implantes Oculares 34 8. BIBLIOGRAFÍA • Álvarez IM, Guerra YG, Martínez YC, Rodríguez MM, Leyva MG, González IP. Implantes de hidroxiapatita en Oftalmología 2015;2015:226–36. • Avila J, Bonilla C, Tirado P, Gallardo M, Auciello O. Evaluación in vitro De La Biocompatibilidad De Diamante Ultrananocristalino Crecido Sobre Zafiro Como Material Potencial Para Implantes Oculares . 2018:302–5. • Baino F, Ferraris S, Miola M, Perero S, Verne E, Coggiola A, et al. Novel antibacterial ocular prostheses: Proof of concept and physico-chemical characterization. Mater Sci Eng C 2016;60:467–74. doi:10.1016/j.msec.2015.11.075. • Baino F, Perero S, Ferraris S, Miola M, Balagna C, Verné E, et al. Biomaterials for orbital implants and ocular prostheses: Overview and future prospects. Acta Biomater 2014;10:1064–87. doi:10.1016/j.actbio.2013.12.014. • Baino F, Potestio I. Orbital implants: State-of-the-art review with emphasis on biomaterials and recent advances. Mater Sci Eng C 2016;69:1410–28. doi:10.1016/j.msec.2016.08.003. • Black J. Biological performance of materials : fundamentals of biocompatibility . 4th ed. Boca Raton: CRC Taylor & Francis; 2006. • Bose S, Bandhyopadhya A, editors. Characterization of Biomaterials . Amsterdam: Elsevier; 2013. • Chester AH. A Dictionary of the Names of Minerals Including Their History and Etymology. J. Wiley & Sons; 1896. • Dalpasso protesi oculari. IMPLANTE DE HIDROXIAPATITA 2015. https://www.dalpasso.it/es/informacion/implantes/implante-de-hidroxiapatita/ (accessed May 26, 2019). • Dalpasso Protesi Oculari. IMPLANTE ESFÉRICO DE PMMA Y SILICONA | Dalpasso protesi oculari 2015a. https://www.dalpasso.it/es/informacion/implantes/implante-esferico- de-pmma-y-silicona/ (accessed June 3, 2019). • Dalpasso Protesi Oculari. IMPLANTE DE MEDPOR (polietileno poroso de alta densidad) 2015b. https://www.dalpasso.it/es/informacion/implantes/implante-de-medpor/ (accessed June 3, 2019). • Dr Torsten Henning. PMMA repeating unit 2008. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PMMA_repeating_unit.svg (accessed June 3, 2019). Biomateriales para Implantes Oculares 35 • Fan X, Tan BH, Li Z, Loh XJ. Control of PLA Stereoisomers-Based Polyurethane Elastomers as Highly Efficient Shape Memory Materials. ACS Sustain Chem Eng 2017;5:1217– 27. doi:10.1021/acssuschemeng.6b02652. • Garcia-Porrero JA. Anatomia humana . Madrid: McGraw-Hill Espana; 2013. • Gomez P. Ocular Prosthesis: “A look at ocular prosthesis.” Investig Andin 2010;20:66– 83. doi:10.1001/archopht.1947.00890220717019. • James B. Oftalmologia: Diagnostico y tratamiento/ . Mexico D.F: El Manual moderno,; 2012. • Lloyd AW, Faragher RG, Denyer SP. Ocular biomaterials and implants. [Review] [72 refs]. Biomaterials 2001;22:769–85. • Lorenzana Rodríguez Ó. Universidad de León 2018:1 disco compacto (CD-ROM) ; • Minería en Línea. Criolita 2018. https://mineriaenlinea.com/rocas_y_minerales/criolita/ (accessed May 26, 2019). • Rokohl AC, Mor JM, Trester M, Koch KR, Heindl LM. Augenprothetische Rehabilitation in Deutschland heute – Versorgungsmöglichkeiten , Handhabung , Komplikationen und psychologische Aspekte Rehabilitation of Anophthalmic Patients with Prosthetic Eyes in Germany Today – Supply Possibilities , Daily Use , Co. Thieme 2019:9. • Ruiz Casas. Anatomía del globo ocular | Dr. Ruiz Casas 2016. http://www.doctordiegoruizcasas.com/anatomia-globo-ocular/ (accessed March 11, 2019). • Saaqib Ahmad Malik. Get Rid Of Corrective Glasses For Life Using Kamra Lens Implant. Wonderful Eng 2014. https://wonderfulengineering.com/get-rid-of-corrective-glasses-for-life- using-kamra-lens-implant/ (accessed April 3, 2019). • Stephen E. Haddad. Ocular Prosthetics, Inc. n.d. https://ocularpro.com/prostheticeye-treatment-for-enucleation-surgery/ (accessed February 22, 2019). • Todd Cranmore CE. Eye Conditions and Solutions with Northwest Eye Design n.d. https://nweyedesign.com/eyes/eye-conditions/ (accessed March 3, 2019). • Wang B, Ye Z, Xu Q, Liu H, Lin Q, Chen H, et al. Construction of a temperatureresponsive terpolymer coating with recyclable bactericidal and self-cleaning antimicrobial properties. Biomater Sci 2016;4:1731–41. doi:10.1039/c6bm00587j. • Wise DL. Biomaterials and bioengineering handbook . New York [Etc: Marcel Dekker; 2000.