Biocompatibilidad: conceptos básicos




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Biocompatibilidad: conceptos básicos


Dr. Jose Antonio Correa Ortiz

Dra. Gloriana Pacheco
Introducción

La biocompatibilidad puede parecer un tema de poca importancia dentro del campo de la odontología, pero en realidad es vital tener un amplio conocimiento sobre la complejidad y naturaleza de éste tópico, ya que afecta directa e indirectamente aspectos éticos, legales, sociales y técnicos de la práctica odontológica, principalmente en el campo de la rehabilitación y endodoncia, en donde las terapias dependen en gran parte de los biomateriales dentales (1).

La biocompatibilidad se define como la capacidad de un material de generar una respuesta biológica apropiada al ser aplicado sobre un tejido, ya que no existe un material inerte, dependiendo de la función física y de la respuesta biológica que deseamos de un material. Esta definición implica la interacción entre un huésped, el material y la función esperada del material (1).

Muchos autores comparan la biocompatibilidad con el color, ya que el color de un objeto es una propiedad que depende tanto del material, su interacción con la luz (el medio ambiente) y finalmente como lo interpreta el observador. Modificaciones en la fuente de luz, características del objeto o un cambio de observador hará que el color percibido sea distinto. (Imagen 1) (1).

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Figura 1





Imagen 1. ilustra como el color del objeto percibido cambia según la posición del observador y la fuente de luz.

Por ejemplo, existen muchos materiales utilizados para obturar cavidades retrógradas en una apexificación, como son el MTA (Mineral Trióxido Agregado), la amalgama y el Super EBA. Ninguno de los materiales mencionados son inertes, todos son hasta cierto grado citotóxicos y generan una respuesta distinta sobre los tejidos periapicales, pero se siguen utilizando ya que cada uno tiene ventajas y desventajas (2).

La amalgama es un material que ha mostrado buenos resultados clínicos aunque se ha demostrado que es corrosivo, tóxico y que libera mercurio. El Super Eba por otra parte tiene ventajas como alta resistencia compresiva y tensil, su pH es neutro, tiene una baja solubilidad, y se adhiere a la dentina, pero posee muchas desventajas como su alta sensibilidad a la humedad, irrita los tejidos periapicales, es parcialmente soluble en fluidos orales y es reabsorbible. En estudios de citotoxicidad, se ha observado que el MTA no afecta la actividad de la deshidrogenasa mitocondrial y que causa una pequeña pero estadísticamente significativa reducción de la proliferación celular. Además este material es el único que consistentemente favorece la regeneración del ligamento periodontal, la aposición de material parecido al cemento y la formación ósea (Imagen 2) (3).

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Figura 2

MATERIAL FUNCIONANDO

Imagen 2. ilustrando la interacción entre un huésped, el material y la función esperada del material.



La bicompatibilidad es un proceso dinámico continuo ya que la respuesta del cuerpo a los materiales dentales sufre cambios con el paso del tiempo, además todos los materiales sufren cambios, ya sea por procesos de corrosión, fatiga entre otros.

Para explicar lo anterior se puede tomar como ejemplo un implante dental oseointegrado, que con el paso del tiempo, debido a varios factores, fracase (1). También estudios comparativos muestran que el material más citotóxico, cuando está recién preparado, es la amalgama, y el menos citotóxico en esta condición es el MTA. Por el contrario, al evaluar los materiales luego de 24 horas, la amalgama disminuye su citotoxicidad y el MTA la aumenta (4).

El personal de trabajo es el que presenta un mayor riesgo de generar reacciones adversas ante los materiales dentales, ya éstos se encuentran en contacto constante con los mismos, durante su manipulación o fraguado. Un ejemplo clásico es la amalgama, ya que la liberación de vapores de mercurio de las amalgamas durante su colocación y remoción es sustancialmente mayor que cuando se encuentra colocada dentro de la cavidad oral. Otro ejemplo es el contacto crónico con el látex y los materiales a base de resina (1).

Como existe mucha evidencia que demuestra que siempre existe un riesgo inherente a que los materiales dentales generen una respuesta tanto a nivel local como sistémico, ya sea a menor o mayor grado, tanto en el paciente como en el personal de trabajo, los odontólogos asumen un riesgo legal al utilizarlos. Un enfrentamiento legal como consecuencia de un daño causado por un material dental es poco frecuente, pero no imposible, por lo que es indispensable contar con el debido respaldo (1).

En los últimos 30 años, el público y varios organismos gubernamentales han solicitado pruebas que demuestren que los materiales utilizados en odontología sean biológicamente seguros y efectivos. La importancia de regular los materiales dentales ha sido un tema de discusión debido al auge de grupos organizados que luchan por el tratamiento ético en los pacientes, además de que existe mayor conciencia por parte de los pacientes con respecto a los riesgos que involucran el cuidado de la salud y las preocupaciones del personal de salud con respecto a las posibles demandas de los pacientes. Desafortunadamente, determinar la biocompatibilidad de un material es un tema sumamente complejo, que implica el uso de varias pruebas, las cuales en su mayoría son costosas y complicadas. A pesar de estos inconvenientes las pruebas de biocompatibilidad continúan siendo el único medio por el cual se puede asegurar la seguridad o no de un material (1).

Pruebas de biocompatibilidad

Historicamente, nuevos materiales eran simplemente evaluados en humanos para observar si eran biocompatibles. Desde hace muchos años esto no ha sido aceptable, en la actualidad los nuevos materiales deben pasar por varias pruebas arduas antes de ser utilizados en humanos. Estas pruebas se clasifican en: In Vitro, In vivo y por último Pruebas de uso. Investigadores reconocen que la manera más eficiente, económica y relevante para evaluar la biocompatibilidad de los materiales es realizando estudios que combinen los tres grandes grupos (5).
PRUEBAS

IN VITRO

IN VIVO

PRUEBAS DE USO

  • Citotoxicidad:

  1. # de crecimiento celular.

  2. Permeabilidad de la membrana celular.

  3. Biosíntesis enzimática: DNA, MTT.

  4. Pruebas indirectas (uso de barreras).

  5. Pruebas de barrera dentinal.

  • Mutagénesis y carcinogénesis:

  1. AMES

  2. STYLES

  • Irritación de mucosas

  • Sensibilidad cutánea

  • Implantación

  • En animales

  • En humanos


Pruebas In vitro

Se llevan acabo en un tubo de ensayo o en una placa de cultivo, fuera de un organismo vivo. Son ensayos muy diversos, pero en general se realizan colocando el material en contacto directo con poblaciones celulares o bacterias y miden: el grado de citotoxicidad o crecimiento celular, funciones metabólicas de la célula y el efecto del material sobre el material genético de la célula (mutagénesis) (1).

Dentro de las ventajas que tienen estas pruebas es que son rápidas, fáciles de realizar y relativamente menos costosas en comparación a otros ensayos disponibles, permite tamizaje a gran escala, se logra obtener un excelente control experimental y son altamente reproducibles. La desventaja principal es que la relevancia clínica es cuestionable, debido a que no hay presencia de una respuesta inflamatoria u otros mecanismos de protección por parte de los tejidos que podrían modificar los resultados, como consecuencia se pueden obtener resultados poco fiables sobre la respuesta biológica de un material (1).


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Figura3




Imagen 3 tomada de www.uchile.cl/.../ publicaciones/cesaf/n10/1.html, mostrando pruebas In Vitro Utilizando tubos de ensayo.



Cuando las pruebas son directas se puede mostrar el efecto tóxico de un material sobre un cultivo celular, pero no permite medir efectivamente el efecto de sustancias tóxicas solubles presentes en el material. Con las pruebas indirectas, en donde hay algún tipo de barrera entre el material y el cultivo celular, sí es posible medir el efecto de las sustancias solubles, por lo que se considera importante realizar ambas pruebas para evaluar un solo material (6).

Las pruebas directas se pueden subdividir; en el primer grupo, el material está físicamente presente con el cultivo celular y en el otro grupo, algún extracto del material entra en contacto con el cultivo celular (5).

Los cultivos idealmente utilizados para estas pruebas son las de células primarias. Aquí las células son tomadas de tejido animal, crecen durante un periodo corto de tiempo y mantienen las características In vivo, pero tienen la desventaja de provenir de un solo individuo. También se utilizan cultivos de células continuas, éstas son células primarias transformadas para ser cultivadas indefinidamente, son más estables genética y metabolicamente que las primarias, por lo que permite estandarizar las pruebas, aunque son la segunda opción para estudios de citotoxicidad (6).

Distintas líneas celulares están siendo utilizadas para examinar materiales dentales, por ejemplo se ha demostrado que gránulos de hidroxiapatita inhiben en diferente grado el crecimiento de fibroblastos humanos, además se han utilizado células parecidas al osteoblasto de ratas para probar diversos materiales para relleno óseo (6).

Se han realizado ensayos directos e indirectos de distintos materiales dentales sobre cultivos de células parecidas al osteoblasto humano y fibroblastos humanos de tejido gingival, en donde se ha observado que hay un mayor efecto de los materiales sobre las células parecidas al osteoblasto humano que sobre los fibroblastos. Esto indica que las células parecidas al osteoblasto humano representan un sistema altamente sensible para evaluar toxicidad celular específica, principalmente cuando se quieren probar materiales que estarán en contacto directo sobre el tejido óseo (6).  

Pruebas de citotoxicidad

Estos ensayos evalúan el efecto de los materiales sobre diferentes poblaciones celulares midiendo el número o crecimiento celular luego de la exposición a los materiales. Además estas pruebas determinan daños a nivel de la membrana celular, biosíntesis o actividad enzimática y el material genético (7).


Número y crecimiento celular


Cuando se evalúa el crecimiento o número celular, el material es colocado directamente en contacto son un cultivo celular. Si el material no es citotóxico, las células permanecen en contacto con el material y continúan creciendo normalmente, por otra parte si el material es citotóxico, el crecimiento celular se detiene y se observará un halo de inhibición alrededor del material. La densidad celular puede ser descrita de forma: cualitativa, semi-cualitativa, o cuantitativamente. El Teflón es utilizado como control negativo ya que es un material inherte, por otra parte el Cloruro de polivinilo plastificado es utilizado como control positivo ya que es un material altamente citotóxico (5).

Estas pruebas son utilizadas para medir la capacidad antimicrobiana de los materiales endodónticos sobre microorganismos patógenos. Materiales endodónticos con una elevada capacidad antibacteriana, frecuentemente inducen inducen efectos adversos severos durante y después del tx endodóntico, además de ser citotóxicos y mutagénicos (8).


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Figura4




Clutivo deAgar

Imagen tomada de www.troybio.com/images/ Product_I mages_BBL/BBL.htm

Permeabilidad de la membrana

Otro grupo de pruebas miden la citotoxicidad de un material evaluando los cambios en la permeabilidad de membrana celular. Esto se realiza observando la facilidad con que un colorante pueda atravesar la membrana celular, estas pruebas se basa en la primicia que la pérdida de la permeabilidad de la membrana es equivalente a un daño celular severo o a la muerte celular. La gran ventaja de estas pruebas es que identifican tanto células vivas como muertas, esto es importante debido a que las células pueden estar físicamente presentes pero muertas.

Existen dos tipos de tintes utilizados para realizar estos ensayos:

Colorantes vitales, estos son transportados activamente al interior de la célula y quedan retenido cuando la célula está vital y el material no generado un efecto citotóxico sobre la célula. Por otra parte, si el material es citotóxico, el colorante sale del interior de la célula, indicando así muerte celular. Dentro del los colorantes vitales utilizados se encuentran el Na51CRO4 (51Cr) y el Rojo neutro (RN) (5).

Colorantes no vitales, estos no son transportados activamente al interior de una célula viva, por otra parte si un material es citotóxico, genera daños a nivel de la membrana celular, ocasionando así que el colozrante sea transportado al interior de la célula indicando muerte celular (5).


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Imagen ilustrando la permeabilidad selectiva de una célula con la membrana intacta, en donde componentes como el Cromo 51 y el Rojo Neutro son secuestrados activamente por células sanas, pero salen cuando se pierde la integridad de la membrana. Otros componentes como el Tripán azul son excluidos por una célula sana, pero pueden difundirse a través de una membrana celular lesionada.
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