Placa ósea de magnesio biodegradable y fijación con tornillos en cirugía de mandíbula (MgJawSurgery)

La fijación con placa ósea y tornillos es un sistema bien reconocido para la fijación interna en cirugía de mandíbula, que abarca la fijación de fracturas, la cirugía ortognática y la reconstrucción craneofacial. A lo largo del desarrollo, el titanio y sus aleaciones se han convertido en los materiales predominantes para la fijación interna, debido a sus excepcionales propiedades mecánicas y biocompatibilidad. Sin embargo, el titanio tiene ciertos inconvenientes, como una rigidez excesiva en comparación con el hueso, lo que puede provocar una protección contra la tensión y una posterior resorción ósea. Además, la fijación con placa y tornillos de titanio está destinada a proporcionar soporte mecánico temporal durante la curación del hueso y puede requerir su extracción mediante una cirugía secundaria después de la curación del hueso, lo que aumenta la carga sanitaria. Si se deja in situ, el titanio puede interferir con las imágenes de rayos X debido a los efectos de endurecimiento del haz.

En un esfuerzo por abordar las limitaciones de la fijación de titanio, los investigadores han estado explorando el desarrollo de materiales alternativos para la fijación interna. Los sistemas bioabsorbibles utilizan materiales biodegradables para la fijación de placas óseas y tornillos, eliminando así la necesidad de una cirugía secundaria para retirar el hardware. Estos sistemas biodegradables evitan problemas a largo plazo asociados con la protección contra tensiones o la dispersión de rayos X. Los materiales de osteosíntesis biodegradables disponibles comercialmente incluyen polímeros de alto peso molecular como el poli(ácido láctico) (PLA), el ácido poliglicólico (PGA) y el copolímero de poli(ácido láctico-co-glicólico) (PLGA). Sin embargo, estos polímeros biodegradables exhiben una resistencia mecánica insuficiente, lo que requiere mayores dimensiones y da como resultado un volumen voluminoso que puede impedir la aplicación. Además, una biocompatibilidad subóptima puede provocar reacciones a cuerpos extraños y dificultar la curación normal del hueso. Por último, controlar las tasas de biodegradación de los polímeros es un desafío, lo que puede superar la curación ósea normal y provocar complicaciones posoperatorias como consolidación defectuosa o pseudoartrosis.

En los últimos años, el magnesio se ha convertido en un metal biodegradable prometedor para la fijación interna, como lo demuestran numerosos estudios de investigación. El magnesio exhibe propiedades mecánicas más estrechamente alineadas con el hueso humano que los materiales rígidos de titanio o acero inoxidable, lo que mitiga eficazmente los inconvenientes de la protección contra tensiones y la dispersión de rayos X. In vivo, las placas y tornillos de magnesio se disuelven gradualmente, liberando iones de magnesio y gas hidrógeno. Los iones de magnesio, esenciales para el cuerpo humano, pueden metabolizarse sin causar daño. La acumulación de gas hidrógeno en los tejidos puede provocar hinchazón o malestar temporal, que normalmente se resuelve a medida que el gas se disipa con el tiempo. Más importante aún, el magnesio ha demostrado una bioactividad notable para promover la regeneración ósea, lo que ha despertado un gran interés en la investigación biomecánica básica. Su excepcional bioactividad ha sido demostrada incluso en situaciones clínicas desafiantes. En consecuencia, las propiedades únicas y superiores del magnesio lo han posicionado como un prometedor implante biomédico de próxima generación para la fijación interna en humanos.

La aplicación de materiales a base de magnesio en cirugía ósea se remonta a 1906, y los avances recientes han llevado al desarrollo de dispositivos de fijación interna biodegradables por parte de empresas como Synntellix AG (Alemania) y U&I Corporation (Corea del Sur) [7]. Estos sistemas de fijación, incluidos MAGNEZIX® (tornillos de aleación de Mg-Y-Re-Zr) y RESOMET™ (tornillos de aleación de Mg-Ca-Zn), han mostrado resultados prometedores en varios estudios clínicos en varios países, en el tratamiento de afecciones como hallux valgus, osteonecrosis de la cabeza femoral y fracturas del radio distal. Sin embargo, dados los posibles riesgos para la salud de los pacientes con elementos de aleación, los equipos de investigación chinos se han comprometido a desarrollar magnesio de alta pureza para fines de fijación interna.

En China se han realizado con éxito numerosos estudios clínicos en humanos que utilizan magnesio de alta pureza. En 2015, Yu et al. Emplearon tornillos de magnesio de alta pureza para la fijación de injertos óseos vascularizados en adultos jóvenes con fracturas desplazadas del cuello femoral. Durante un período de seguimiento de 16 meses, los pacientes lograron resultados satisfactorios en la puntuación de cadera de Harris, un índice funcional, y experimentaron una menor incidencia de complicaciones como necrosis avascular y pseudoartrosis. En 2016, Zhao et al. implementaron tornillos de magnesio de alta pureza en un ensayo clínico para fijar injertos óseos vascularizados en la osteonecrosis de la cabeza femoral. En un período de seguimiento de 12 meses, los pacientes tratados con tornillos de magnesio demostraron resultados satisfactorios más altos en las puntuaciones funcionales y un desplazamiento reducido del injerto óseo. Los niveles séricos de magnesio se mantuvieron dentro del rango fisiológico normal y los posibles efectos adversos inducidos por los productos de degradación del magnesio estuvieron ausentes. En 2019, Chen et al. utilizaron tornillos de magnesio de alta pureza para fijar injertos óseos vascularizados para la necrosis de la cabeza femoral inducida por traumatismo en un informe de caso. Se lograron resultados satisfactorios en términos de recuperación funcional y los tornillos de magnesio se degradaron gradualmente durante más de dos años sin ningún efecto secundario notable.

A pesar de su potencial, la fijación a base de magnesio enfrenta desafíos en ortopedia debido a su resistencia mecánica relativamente débil cuando se usa en áreas que soportan peso, y hasta ahora no se han realizado ensayos clínicos en tales casos. En teoría, la fijación en la zona de la articulación de la cadera debe soportar fuerzas superiores a 2.000 N, o tres veces el peso corporal, que pueden aumentar durante la movilización funcional. Los investigadores han estado explorando estrategias de recubrimiento para desacelerar la degradación in vivo del magnesio, ampliando así el soporte mecánico para una curación ortopédica adecuada. También están investigando técnicas metalúrgicas para mejorar la resistencia mecánica de los dispositivos de fijación de magnesio. Por el contrario, las cirugías de mandíbula pueden beneficiarse de la fijación a base de magnesio debido a sus requisitos de carga de fuerza comparativamente menores en comparación con la fijación de las extremidades o la columna. Las fuerzas normales para la mandíbula son aproximadamente 400 N, que disminuyen a 115 N a la semana y 250 N a las seis semanas después de la reducción interna. En consecuencia, la fijación con magnesio es prometedora para una aplicación exitosa en la cirugía de mandíbula.

No obstante, debido a la limitada investigación clínica en este campo, se necesitan esfuerzos considerables para comprender a fondo los beneficios de los materiales a base de magnesio en la cirugía de mandíbula y establecer protocolos quirúrgicos novedosos para su implementación. Este estudio busca investigar la aplicación de magnesio para la fijación ósea en cirugía de mandíbula y evaluar de manera integral los resultados quirúrgicos. El estudio contribuirá a una comprensión más profunda del uso de magnesio como fijación interna en cirugía de mandíbula y se espera que allane el camino para nuevos protocolos quirúrgicos que utilicen fijación biodegradable. En última instancia, esto podría conducir a mejores resultados para los pacientes y a una reducción de la carga sanitaria.