Biocompatibilidad

Biocompatibilidad

Doctora FARAH. yo

2do año 

2013-2014

Introducción

Biocompatibilidad, que fue objeto de una conferencia de consenso y cuya evaluación sigue una norma ISO 10-993 que anula y sustituye las antiguas normas de biocompatibilidad.

Durante años, biocompatibilidad fue sinónimo de inercia, es decir, un material que no planteaba problemas biológicos se consideraba biocompatible. De hecho, la biocompatibilidad es diferente de la tolerancia a un material porque supone una respuesta adecuada del huésped. 

La biocompatibilidad engloba todas las respuestas del organismo a la implementación de un biomaterial, debe ser evaluada mediante una serie de pruebas dadas por la norma ISO. Esto es válido para todos los dispositivos médicos, independientemente del campo de aplicación médica.

1. Definiciones

1.1 Definición de un dispositivo médico:

Cualquier instrumento, aparato, material u otro artículo (como software), utilizado solo o en combinación, destinado a ser utilizado únicamente o principalmente en seres humanos con el fin de:

• para el diagnóstico, prevención, control, tratamiento o mitigación de una lesión o discapacidad,
• de estudio, sustitución o modificación de la anatomía o de un proceso fisiológico,
• del control de la anticoncepción.

La acción principal no se consigue por medios farmacológicos, químicos, inmunológicos o metabólicos, pero puede ser asistida por dichos medios.

Un medicamento, por definición, no es un dispositivo médico. Por tanto, su evaluación será diferente a la de un dispositivo médico. Los productos sanitarios incluyen los productos dentales, cuya evaluación se ajusta por tanto a las normas generales aplicables a los productos sanitarios. 

1.2 Definición de biomaterial:

Un biomaterial es un material no vivo utilizado en un dispositivo médico, con fines terapéuticos o no terapéuticos, y destinado a interactuar con sistemas biológicos.

Según esta definición, un injerto no es un biomaterial. Por otro lado, un casco o una lente de contacto sí lo son.

Los biomateriales se clasifican en clase I, IIa, IIb y III, dependiendo de la duración y la naturaleza del contacto, así como del origen químico del biomaterial. 

• Clase I: dispositivos médicos no invasivos o invasivos para uso temporal.
• Clase IIa: dispositivos médicos invasivos de corta y larga duración de la esfera orofaríngea.
• Clase IIb: dispositivos médicos invasivos de larga duración distintos de la esfera orofaríngea.
• Clase III: Dispositivos médicos invasivos de larga duración en contacto con el corazón, los sistemas circulatorio y nervioso.

Dependiendo de esta clasificación, los biomateriales no tendrán que pasar por las mismas pruebas: los biomateriales dentales se clasifican IIa. Por tanto, tendrán que someterse a las siguientes pruebas: genotoxicidad, citotoxicidad, sensibilización e implantación.

1.3 Definición de biocompatibilidad:

La biocompatibilidad es la capacidad de un biomaterial para realizar una función específica con una respuesta adecuada del huésped.

La biocompatibilidad ha sido durante mucho tiempo sinónimo de inercia del material, es decir, vinculada a la ausencia de respuesta del huésped y a la ausencia de degradación por parte del huésped.

El oro, por ejemplo, puede definirse como un material biocompatible o no dependiendo del propósito para el que se utilice: se considera biocompatible si se utiliza para una restauración coronal pero no si se utiliza como implante ortopédico porque no induce osteointegración como el titanio.

2. Pruebas realizadas

2.1 Cronología:

Hay una cronología de las pruebas realizadas.

• Pruebas primarias:

• pruebas de genotoxicidad in vitro (obligatorias en odontología),
• pruebas de carcinogenicidad y reproducción ( in vivo),
• pruebas de hemólisis ( in vitro),
• pruebas de toxicidad sistémica ( in vivo),
• Pruebas de citotoxicidad ( in vitro) obligatorias en odontología.
• Pruebas secundarias:

• pruebas de irritación de las mucosas (in vivo),
• pruebas de irritación cutánea ( in vivo),
• pruebas de sensibilización ( in vivo) ( obligatorias en odontología),
• pruebas de implantación ( in vivo) ( obligatorias en odontología).

• ensayos con uso de animales.
• ensayos clínicos en humanos.

2.2 Correlación entre pruebas primarias y pruebas secundarias:

Desde un punto de vista ético, es deseable una buena correlación entre las pruebas primarias y secundarias. Ayuda a reducir el número de animales sacrificados porque sólo los productos que han pasado con éxito las pruebas primarias se someten a pruebas secundarias.

2.3 Ventajas y desventajas de las pruebas in vitro y pruebas in vivo:

2.3.1. Pruebas in vitro:

• Beneficios :

• más rápido que las pruebas in vivo,
• menos costoso,
• reproducible,
• Las pruebas in vitro permiten evaluar por separado los efectos biológicos de cada uno de los componentes del material.
• Desventajas:
• Tienen poco que ver con la clínica,
• Son demasiado sensibles.

2.3.2. Pruebas in vivo:

• Beneficios :
• Están mucho más cerca de la clínica,

• Permiten evaluar los efectos de un material sobre órganos alejados del órgano objetivo,
• Permiten evaluar la toxicidad de los metabolitos. De hecho, un material puede resultar biocompatible, pero sus productos de degradación, una vez metabolizados por el organismo, pueden resultar peligrosos.
• La interpretación de los resultados a veces es más fácil porque la relación con la clínica suele ser más evidente.
• Desventajas:

• Las pruebas realizadas en animales de laboratorio (dos especies de mamíferos) pueden no ser relevantes para los seres humanos,
• El efecto nocivo puede pasar desapercibido si no se busca y, por tanto, no se evalúa.
•  momento incorrecto del ensayo (el efecto nocivo se manifiesta después de los períodos de observación), la evaluación e interpretación de los resultados pueden ser difíciles,
• Puede resultar difícil simular una patología preexistente (caries, lesión periodontal).

3. Pruebas primarias

3.1 Pruebas de genotoxicidad:

Evalúan los efectos de los dispositivos médicos y sus productos de degradación sobre mutaciones genéticas, cambios en la estructura cromosómica o cualquier otra modificación de genes y ADN. La más conocida es la prueba de Ames. Los mutantes de Salmonella Typhimurium, que son muy susceptibles a las mutaciones genéticas, no pueden sintetizar histidina. Si esta cepa sufre una mutación, tarde o temprano será capaz de sintetizar histidina y así podrá crecer en un medio sin histidina. Luego observamos formaciones en la superficie cuyo número es proporcional al efecto genotóxico.

3.2 Prueba de citotoxicidad:

El material se pone en contacto con las células objetivo y luego se evalúa su viabilidad.

Para juzgar la validez de la prueba de citotoxicidad se deben plantear tres preguntas:

– ¿Qué células diana elegir?

– ¿Qué criterio se debe elegir para evaluar la viabilidad celular?

– ¿Es acertado el método de reunir las células y el material?

• A

3.2.2. Criterios de evaluación de citotoxicidad:

Hay dos posibilidades:

• Prueba de toxicidad basal  : válida en todas las células. Responde a la pregunta: ¿la célula está viva o no, o mejor: ¿la célula está viva pero sus funciones celulares están intactas (estudio de la función mitocondrial)?
• Prueba de toxicidad específica: válida en cultivos primarios. Responde a la pregunta de si la célula cumple la función para la que existe.

3.2.3. Las diferentes pruebas:

• Pruebas de contacto directo: El material se coloca mediante un pegamento biológico en el fondo de una placa de cultivo celular. Luego, las células suspendidas en el medio de cultivo se siembran en la placa. Las células objetivo se adhieren entonces al fondo de la placa y después de un tiempo determinado, se mide la distancia que separa las células del material, entrando las células en contacto con el material si no es tóxico mientras que permanecen alejadas de él si libera productos citotóxicos.
• Cultivo en agarosa: las células se siembran en el fondo de una placa de cultivo. El medio de cultivo se sustituye por agarosa. Después de la gelificación de la agarosa sobre las células, el material a ensayar se coloca sobre la superficie del agar endurecido y todo se devuelve a la incubadora durante 24 horas. Los productos citotóxicos liberados por el material se difunden a través de la agarosa para llegar a las células objetivo.
• Interposición de dentina natural: Se interpone un trozo de dentina cortado con una sierra de diamante entre las células objetivo y el material a probar. El material se coloca sobre la dentina siguiendo las recomendaciones del fabricante.

4. Pruebas secundarias

4.1. La prueba de conciencia:

La prueba de referencia es la Prueba de Maximización del Conejillo de Indias (GPMT) realizada en conejillos de indias. Los animales se ponen en contacto con el biomaterial dos veces en intervalos de 15 días.  

Se observa la piel a las 24, 48 y 72 horas y se evalúa la reacción cutánea. El animal no se sacrifica y no se realiza evaluación histológica de los resultados.

4.2 Prueba de implantación:

Después de la implantación intraósea del material en la mandíbula o el fémur del conejo, los animales se sacrifican al mes (corto plazo) o a los 3 meses (largo plazo). Después de la preparación histológica, los resultados se analizan según los siguientes criterios de la norma ISO 10-993:

– presencia de células inflamatorias,

– interposición fibrosa,

– degeneración de la médula ósea,

– necrosis ósea,

– presencia de escombros,

– granuloma.

Esto permite clasificar las reacciones como ausentes, leves, moderadas y graves.

5. Pruebas de uso (biofuncionalidad):

Durante las pruebas de usabilidad, los materiales se utilizan en animales en condiciones reales de colocación y función. No son obligatorios y siguen siendo responsabilidad del fabricante, quien debe decidir si es necesario o no sacrificar a los animales de laboratorio. Por ejemplo, esto podría implicar probar un material restaurador coronal rellenando cavidades de clase V en monos, o probar un material endodóntico realizando un tratamiento de conducto radicular completo en monos o perros.

Estas pruebas son pocas en número porque son costosas y difíciles de justificar.

6. Ensayos clínicos:

Se realizan en seres humanos previa consulta con el comité de ética departamental. Son iniciadas por un “promotor”, realizadas en la clínica por un “investigador” y los resultados son verificados por un “monitor” independiente.

Conclusión :

La evaluación de la biocompatibilidad sólo puede realizarse a partir de un conjunto de pruebas. Estos deben ser realizados pero sobre todo interpretados por especialistas en función del futuro uso clínico del biomaterial. 

Para evaluar la biocompatibilidad de un biomaterial determinado, algunas pruebas son más adecuadas que otras dependiendo del tipo de material. Ministro de Educación Superior e Investigación Científica

Universidad de ANNABA

Facultad de Medicina

Departamento de Cirugía Dental

Módulo de biomateriales

Biocompatibilidad

Doctora FARAH. yo

^2doaño 

2013-2014

Introducción

Biocompatibilidad, que fue objeto de una conferencia de consenso y cuya evaluación sigue una norma ISO 10-993 que anula y sustituye las antiguas normas de biocompatibilidad.

Durante años, biocompatibilidad fue sinónimo de inercia, es decir, un material que no planteaba problemas biológicos se consideraba biocompatible. De hecho, la biocompatibilidad es diferente de la tolerancia a un material porque supone una respuesta adecuada del huésped. 

La biocompatibilidad engloba todas las respuestas del organismo a la implementación de un biomaterial, debe ser evaluada mediante una serie de pruebas dadas por la norma ISO. Esto es válido para todos los dispositivos médicos, independientemente del campo de aplicación médica.

1. Definiciones

1.1 Definición de un dispositivo médico:

Cualquier instrumento, aparato, material u otro artículo (como software), utilizado solo o en combinación, destinado a ser utilizado únicamente o principalmente en seres humanos con el fin de:

• para el diagnóstico, prevención, control, tratamiento o mitigación de una lesión o discapacidad,
• de estudio, sustitución o modificación de la anatomía o de un proceso fisiológico,
• del control de la anticoncepción.

La acción principal no se consigue por medios farmacológicos, químicos, inmunológicos o metabólicos, pero puede ser asistida por dichos medios.

Un medicamento, por definición, no es un dispositivo médico. Por tanto, su evaluación será diferente a la de un dispositivo médico. Los productos sanitarios incluyen los productos dentales, cuya evaluación se ajusta por tanto a las normas generales aplicables a los productos sanitarios. 

1.2 Definición de biomaterial:

Un biomaterial es un material no vivo utilizado en un dispositivo médico, con fines terapéuticos o no terapéuticos, y destinado a interactuar con sistemas biológicos.

Según esta definición, un injerto no es un biomaterial. Por otro lado, un casco o una lente de contacto sí lo son.

Los biomateriales se clasifican en clase I, IIa, IIb y III, dependiendo de la duración y la naturaleza del contacto, así como del origen químico del biomaterial. 

• Clase I: dispositivos médicos no invasivos o invasivos para uso temporal.
• Clase IIa: dispositivos médicos invasivos de corta y larga duración de la esfera orofaríngea.
• Clase IIb: dispositivos médicos invasivos de larga duración distintos de la esfera orofaríngea.
• Clase III: Dispositivos médicos invasivos de larga duración en contacto con el corazón, los sistemas circulatorio y nervioso.

Dependiendo de esta clasificación, los biomateriales no tendrán que pasar por las mismas pruebas: los biomateriales dentales se clasifican IIa. Por tanto, tendrán que someterse a las siguientes pruebas: genotoxicidad, citotoxicidad, sensibilización e implantación.

1.3 Definición de biocompatibilidad:

La biocompatibilidad es la capacidad de un biomaterial para realizar una función específica con una respuesta adecuada del huésped.

La biocompatibilidad ha sido durante mucho tiempo sinónimo de inercia del material, es decir, vinculada a la ausencia de respuesta del huésped y a la ausencia de degradación por parte del huésped.

El oro, por ejemplo, puede definirse como un material biocompatible o no dependiendo del propósito para el que se utilice: se considera biocompatible si se utiliza para una restauración coronal pero no si se utiliza como implante ortopédico porque no induce osteointegración como el titanio.

2. Pruebas realizadas

2.1 Cronología:

Hay una cronología de las pruebas realizadas.

• Pruebas primarias:

• pruebas de genotoxicidad in vitro (obligatorias en odontología),
• pruebas de carcinogenicidad y reproducción ( in vivo),
• pruebas de hemólisis ( in vitro),
• pruebas de toxicidad sistémica ( in vivo),
• Pruebas de citotoxicidad ( in vitro) obligatorias en odontología.
• Pruebas secundarias:

• pruebas de irritación de las mucosas (in vivo),
• pruebas de irritación cutánea ( in vivo),
• pruebas de sensibilización ( in vivo) ( obligatorias en odontología),
• pruebas de implantación ( in vivo) ( obligatorias en odontología).

• ensayos con uso de animales.
• ensayos clínicos en humanos.

2.2 Correlación entre pruebas primarias y pruebas secundarias:

Desde un punto de vista ético, es deseable una buena correlación entre las pruebas primarias y secundarias. Ayuda a reducir el número de animales sacrificados porque sólo los productos que han pasado con éxito las pruebas primarias se someten a pruebas secundarias.

2.3 Ventajas y desventajas de las pruebas in vitro y pruebas in vivo:

2.3.1. Pruebas in vitro:

• Beneficios :

• más rápido que las pruebas in vivo,
• menos costoso,
• reproducible,
• Las pruebas in vitro permiten evaluar por separado los efectos biológicos de cada uno de los componentes del material.
• Desventajas:
• Tienen poco que ver con la clínica,
• Son demasiado sensibles.

2.3.2. Pruebas in vivo:

• Beneficios :
• Están mucho más cerca de la clínica,

• Permiten evaluar los efectos de un material sobre órganos alejados del órgano objetivo,
• Permiten evaluar la toxicidad de los metabolitos. De hecho, un material puede resultar biocompatible, pero sus productos de degradación, una vez metabolizados por el organismo, pueden resultar peligrosos.
• La interpretación de los resultados a veces es más fácil porque la relación con la clínica suele ser más evidente.
• Desventajas:

• Las pruebas realizadas en animales de laboratorio (dos especies de mamíferos) pueden no ser relevantes para los seres humanos,
• El efecto nocivo puede pasar desapercibido si no se busca y, por tanto, no se evalúa.
•  momento incorrecto del ensayo (el efecto nocivo se manifiesta después de los períodos de observación), la evaluación e interpretación de los resultados pueden ser difíciles,
• Puede resultar difícil simular una patología preexistente (caries, lesión periodontal).

3. Pruebas primarias

3.1 Pruebas de genotoxicidad:

Evalúan los efectos de los dispositivos médicos y sus productos de degradación sobre mutaciones genéticas, cambios en la estructura cromosómica o cualquier otra modificación de genes y ADN. La más conocida es la prueba de Ames. Los mutantes de Salmonella Typhimurium, que son muy susceptibles a las mutaciones genéticas, no pueden sintetizar histidina. Si esta cepa sufre una mutación, tarde o temprano será capaz de sintetizar histidina y así podrá crecer en un medio sin histidina. Luego observamos formaciones en la superficie cuyo número es proporcional al efecto genotóxico.

3.2 Prueba de citotoxicidad:

El material se pone en contacto con las células objetivo y luego se evalúa su viabilidad.

Para juzgar la validez de la prueba de citotoxicidad se deben plantear tres preguntas:

– ¿Qué células diana elegir?

– ¿Qué criterio se debe elegir para evaluar la viabilidad celular?

– ¿Es acertado el método de reunir las células y el material?

• A

3.2.2. Criterios de evaluación de citotoxicidad:

Hay dos posibilidades:

• Prueba de toxicidad basal  : válida en todas las células. Responde a la pregunta: ¿la célula está viva o no, o mejor: ¿la célula está viva pero sus funciones celulares están intactas (estudio de la función mitocondrial)?
• Prueba de toxicidad específica: válida en cultivos primarios. Responde a la pregunta de si la célula cumple la función para la que existe.

3.2.3. Las diferentes pruebas:

• Pruebas de contacto directo: El material se coloca mediante un pegamento biológico en el fondo de una placa de cultivo celular. Luego, las células suspendidas en el medio de cultivo se siembran en la placa. Las células objetivo se adhieren entonces al fondo de la placa y después de un tiempo determinado, se mide la distancia que separa las células del material, entrando las células en contacto con el material si no es tóxico mientras que permanecen alejadas de él si libera productos citotóxicos.
• Superposición de agarosa: las células se siembran en el fondo de una placa de cultivo. El medio de cultivo se sustituye por agarosa. Después de la gelificación de la agarosa sobre las células, el material a ensayar se coloca sobre la superficie del agar endurecido y todo se devuelve a la incubadora durante 24 horas. Los productos citotóxicos liberados por el material se difunden a través de la agarosa para llegar a las células objetivo.
• Interposición de dentina natural: Se interpone un trozo de dentina cortado con una sierra de diamante entre las células objetivo y el material a probar. El material se coloca sobre la dentina siguiendo las recomendaciones del fabricante.

4. Pruebas secundarias

4.1. La prueba de conciencia:

La prueba de referencia es la Prueba de Maximización del Conejillo de Indias (GPMT) realizada en conejillos de indias. Los animales se ponen en contacto con el biomaterial dos veces en intervalos de 15 días.  

Se observa la piel a las 24, 48 y 72 horas y se evalúa la reacción cutánea. El animal no se sacrifica y no se realiza evaluación histológica de los resultados.

4.2 Prueba de implantación:

Después de la implantación intraósea del material en la mandíbula o el fémur del conejo, los animales se sacrifican al mes (corto plazo) o a los 3 meses (largo plazo). Después de la preparación histológica, los resultados se analizan según los siguientes criterios de la norma ISO 10-993:

– presencia de células inflamatorias,

– interposición fibrosa,

– degeneración de la médula ósea,

– necrosis ósea,

– presencia de escombros,

– granuloma.

Esto permite clasificar las reacciones como ausentes, leves, moderadas y graves.

5. Pruebas de uso (biofuncionalidad):

Durante las pruebas de usabilidad, los materiales se utilizan en animales en condiciones reales de colocación y función. No son obligatorios y siguen siendo responsabilidad del fabricante, quien debe decidir si es necesario o no sacrificar a los animales de laboratorio. Por ejemplo, esto podría implicar probar un material restaurador coronal rellenando cavidades de clase V en monos, o probar un material endodóntico realizando un tratamiento de conducto radicular completo en monos o perros.

Estas pruebas son pocas en número porque son costosas y difíciles de justificar.

6. Ensayos clínicos:

Se realizan en seres humanos previa consulta con el comité de ética departamental. Son iniciadas por un “promotor”, realizadas en la clínica por un “investigador” y los resultados son verificados por un “monitor” independiente.

Conclusión :

La evaluación de la biocompatibilidad sólo puede realizarse a partir de un conjunto de pruebas. Estos deben ser realizados pero sobre todo interpretados por especialistas en función del futuro uso clínico del biomaterial. 

Para evaluar la biocompatibilidad de un biomaterial determinado , algunas pruebas son más adecuadas que otras dependiendo del tipo de material.

Biocompatibilidad

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