2.1 Implantes neurológicos metálicos
Los dispositivos metálicos implantados que se utilizan terapéuticamente para tratar diversas afecciones neurológicas incluyen los estimuladores cerebrales profundos para tratar los déficits motores asociados a la enfermedad de Parkinson (Duker y Espay, 2013), y los clips de aneurisma y las bobinas endovasculares que se utilizan para sellar los aneurismas en los vasos sanguíneos cerebrales (Killer et al, 2010). Desde el punto de vista del diagnóstico, pueden utilizarse como componentes de matrices de microelectrodos para la monitorización crónica de la actividad eléctrica del cerebro. Los dispositivos neurológicos metálicos implantados se componen de varias aleaciones, como el titanio (principalmente Ti6Al4V) y el cobalto. Los electrodos de registro suelen estar hechos de platino puro, aunque se han utilizado otros metales como el tungsteno, la aleación de platino e iridio o el acero inoxidable (recubierto con un material aislante) (Prasad et al., 2012), y se están explorando materiales a base de silicio como alternativas no metálicas a las aleaciones metálicas para los electrodos intracraneales (Groothuis et al., 2014).
La respuesta tisular general que se produce tras la implantación de aleaciones en el cerebro implica la activación de las células gliales y la formación de una cicatriz glial (Griffith y Humphrey, 2006; Winslow y Tresco, 2010; Groothuis et al., 2014). Algunos materiales metálicos son mucho más biocompatibles con el tejido cerebral que otros y, por tanto, sirven como materiales útiles para la fabricación de dispositivos implantados neurológicamente. Stensaas y Stensaas (1978) realizaron un estudio exhaustivo para evaluar la respuesta histopatológica de los materiales metálicos implantados en el cerebro. Descubrieron que los cables fabricados con germanio puro, plata, hierro, cobre o cobalto producían una respuesta altamente tóxica en el cerebro de los conejos tras su implantación. El tantalio, el molibdeno y la aleación de níquel y cromo produjeron una respuesta «reactiva» caracterizada por la presencia de células gigantes multinucleadas en el tejido periimplante y una fina capa de tejido conectivo. Los materiales relativamente no tóxicos en este estudio fueron el aluminio, el oro, el tungsteno y el platino. Del mismo modo, Yuen et al. (1987) descubrieron que los discos de platino implantados subduralmente en el conejo tenían un perfil de biocompatibilidad aceptable, mientras que los discos de cloruro de plata producían una respuesta tisular drástica, que incluía edema y gliosis. Mofid et al. (1997) evaluaron la biocompatibilidad de los materiales metálicos de fijación en el cerebro del conejo y observaron la clásica respuesta inflamatoria a los materiales implantados, pero observaron de forma interesante que la respuesta a los diferentes materiales variaba con el tiempo. Por ejemplo, se observó una gran respuesta inflamatoria en el cerebro 2 semanas después de la implantación de titanio puro, pero la respuesta histológica al titanio se resolvió con el tiempo y fue similar a la producida por el Vitallium (una aleación de cobalto-cromo-molibdeno muy utilizada para dispositivos implantados), y al material de control negativo (elastómero de silicona) 26 semanas después de la implantación. En cambio, el acero inoxidable 316L produjo una respuesta inflamatoria progresivamente creciente a las 8 y 26 semanas, y la respuesta leucocitaria a las 26 semanas fue mayor que la producida por el titanio o el Vitallium. La composición de la aleación de acero inoxidable influye en la gravedad de la respuesta histológica tras la implantación. Por ejemplo, Dujovny et al. (2010) informaron de que varias aleaciones de acero inoxidable (por ejemplo, 17-7PH, 405) no eran adecuadas para su implantación en el cerebro debido a su alta corrosión y a la respuesta histológica desfavorable. En cambio, el acero 316MOS, junto con otras aleaciones como el titanio y el Egiloy (una aleación de cobalto), eran más biocompatibles. Se han publicado varios informes de casos que describen el desarrollo de encefalopatía en pacientes tras el uso de cemento óseo con aluminio para la otoneurocirugía (Renard et al., 1994; Hantson et al., 1995; Reusche et al., 1995). Se produjeron niveles elevados de aluminio en el líquido cefalorraquídeo cuando se rompió la duramadre, lo que dio al metal acceso directo al parénquima cerebral.
La respuesta histológica del cerebro a los materiales metálicos implantados tiene obviamente un impacto en la selección de aleaciones para la fabricación de dispositivos neurales implantados. Otros factores, como la compatibilidad con las imágenes de resonancia magnética (IRM), también pueden desempeñar un papel en la determinación de los mejores materiales para su uso en implantes neurológicos metálicos. Por ejemplo, aunque tanto el Egiloy como el titanio se han utilizado para fabricar clips de aneurisma intracraneal, el titanio es la aleación preferida porque tiene la ventaja añadida de minimizar la formación de artefactos durante la tomografía computarizada y la imagen radiológica por resonancia magnética (Horiuchi et al., 2014).
Además de comprender el impacto toxicológico de los metales liberados por los implantes metálicos, desde una perspectiva clínica también es importante tener en cuenta el efecto que la respuesta del tejido puede tener en el rendimiento del dispositivo. Este factor es especialmente relevante para el rendimiento de los electrodos de registro implantados de forma crónica. La respuesta de cuerpo extraño producida por el electrodo en el cerebro, en particular el encapsulamiento del electrodo por las células gliales, resulta en una capacidad reducida del electrodo para detectar las señales neuronales del cerebro. Se están realizando esfuerzos para identificar materiales que reduzcan al mínimo la respuesta inflamatoria del cerebro a los electrodos implantados y, por lo tanto, den lugar a un mejor rendimiento del dispositivo.
En resumen, aunque algunas aleaciones metálicas producen una respuesta histopatológica desfavorable tras su implantación en el cerebro u otro tejido neural, los estudios experimentales han identificado algunas aleaciones con una respuesta de biocompatibilidad aceptable. Estos hallazgos permiten a los fabricantes de dispositivos médicos seleccionar los materiales que ofrecen un rendimiento clínico más favorable cuando se utilizan para desarrollar dispositivos neurológicos implantados. Entre los factores que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar un material metálico para su uso en un dispositivo neurológico implantado se encuentran la respuesta del tejido a la aleación, así como la duración de la implantación, el traumatismo tisular producido durante la inserción del implante y la geometría del dispositivo (Groothuis et al., 2014).