2.1 Implantes Neurológicos Metálicos
Dispositivos metálicos implantados usados terapêuticamente para tratar várias condições neurológicas incluem estimuladores cerebrais profundos para tratar déficits motores associados à doença de Parkinson (Duker e Espay, 2013), e clips de aneurisma e bobinas endovasculares usados para selar aneurismas em vasos sanguíneos cerebrais (Killer et al, 2010). Diagnosticamente, eles podem ser usados como componentes de matrizes de microeletrodos para a monitoração crônica da atividade elétrica do cérebro. Os dispositivos neurológicos metálicos implantados são compostos de várias ligas, incluindo titânio (principalmente Ti6Al4V) e cobalto. Os eletrodos de gravação são frequentemente feitos de platina pura, embora outros metais, como tungstênio, liga de platina-irídio ou aço inoxidável (revestidos com um material isolante) tenham sido utilizados (Prasad et al., 2012), e materiais à base de silicone estão sendo explorados como alternativas não metálicas às ligas metálicas para eletrodos intracranianos (Groothuis et al, 2014).
A resposta tecidual geral que ocorre após o implante de ligas no cérebro envolve a ativação de células gliais e a formação de uma cicatriz glial (Griffith e Humphrey, 2006; Winslow e Tresco, 2010; Groothuis et al., 2014). Alguns materiais metálicos são muito mais biocompatíveis com o tecido cerebral do que outros e, portanto, servem como materiais úteis para a fabricação de dispositivos implantados neurologicamente. Stensaas e Stensaas (1978) realizaram um estudo abrangente para avaliar a resposta histopatológica dos materiais metálicos implantados no cérebro. Descobriram que fios feitos de germânio puro, prata, ferro, cobre ou cobalto produziram uma resposta altamente tóxica no cérebro do coelho após o implante. Tântalo, molibdênio e liga de níquel-cromo produziram uma resposta “reativa” caracterizada pela presença de células gigantes multinucleadas no tecido peri-implantar e uma fina camada de tecido conjuntivo. Materiais relativamente não tóxicos neste estudo incluíram alumínio, ouro, tungstênio e platina. Da mesma forma, Yuen et al. (1987) descobriram que os discos de platina implantados subduralmente no coelho tinham um perfil de biocompatibilidade aceitável, enquanto os discos de cloreto de prata produziram uma resposta dramática do tecido, incluindo edema e gliose. Mofid et al. (1997) avaliaram a biocompatibilidade dos materiais de fixação metálica no cérebro do coelho e notaram a clássica resposta inflamatória aos materiais implantados, mas curiosamente observaram que a resposta aos diferentes materiais variou ao longo do tempo. Por exemplo, uma grande resposta inflamatória foi observada no cérebro 2 semanas após o implante do titânio puro, mas a resposta histológica ao titânio se resolveu com o tempo e foi semelhante à produzida pelo Vitallium (uma liga de cobalto-cromo-molibdênio amplamente utilizada para dispositivos implantados), e ao material de controle negativo (elastômero de silicone) 26 semanas após o implante. Em contraste, o aço inoxidável 316L produziu uma resposta inflamatória progressivamente crescente às 8 e 26 semanas, e a resposta leucocitária às 26 semanas foi maior do que a produzida pelo titânio ou pelo Vitallium. A composição da liga de aço inoxidável desempenha um papel na severidade da resposta histológica após o implante. Por exemplo, Dujovny et al. (2010) relataram que várias ligas de aço inoxidável (por exemplo, 17-7PH, 405) não eram adequadas para implantação no cérebro devido à sua alta corrosão e à resposta histológica desfavorável. Em contraste, o aço 316MOS, juntamente com outras ligas como titânio e Egiloy (uma liga de cobalto), eram mais biocompatíveis. Vários relatos de casos foram publicados descrevendo o desenvolvimento da encefalopatia em pacientes após o uso de cimento ósseo contendo alumínio para otoneuroscirurgia (Renard et al., 1994; Hantson et al., 1995; Reusche et al., 1995). Níveis elevados de alumínio ocorreram no líquido cefalorraquidiano quando a dura-máter foi interrompida, o que deu ao metal acesso direto ao parênquima cerebral.
A resposta histológica do cérebro a materiais metálicos implantados obviamente tem um impacto na seleção de ligas para a fabricação de dispositivos implantados neuralmente. Outros fatores, como a compatibilidade da ressonância magnética (RM), também podem ter um papel na determinação dos melhores materiais para uso em implantes neurológicos metálicos. Por exemplo, embora tanto o Egiloy como o titânio tenham sido usados para fazer clips de aneurisma intracraniano, o titânio é a liga preferida porque tem a vantagem adicional de minimizar a formação de artefatos durante a tomografia computadorizada e a ressonância magnética radiológica (Horiuchi et al., 2014).
Além de entender o impacto toxicológico dos metais liberados de implantes metálicos, de uma perspectiva clínica também é importante considerar o efeito que a resposta tecidual pode ter sobre o desempenho do dispositivo. Este factor é especialmente relevante para o desempenho dos eléctrodos de registo cronicamente implantados. A resposta do corpo estranho produzido pelo eletrodo no cérebro, em particular o encapsulamento do eletrodo por células gliais, resulta em uma capacidade reduzida do eletrodo para detectar sinais neurais do cérebro. Estão sendo feitos esforços para identificar materiais que minimizem a resposta inflamatória do cérebro aos eletrodos implantados e, portanto, resultam em melhor desempenho do dispositivo.
Em resumo, embora algumas ligas metálicas produzam uma resposta histopatológica desfavorável após o implante no cérebro ou em outro tecido neural, estudos experimentais identificaram algumas ligas com uma resposta de biocompatibilidade aceitável. Esses achados permitem que os fabricantes de dispositivos médicos selecionem os materiais que oferecem o desempenho clínico mais favorável quando usados para desenvolver dispositivos neurológicos implantados. Fatores a serem levados em consideração ao selecionar um material metálico para uso em um dispositivo neurologicamente implantado incluem a resposta tecidual à liga, assim como a duração do implante, o trauma tecidual produzido durante a inserção do implante e a geometria do dispositivo (Groothuis et al., 2014).