Empleo de medidas químicas y bioquímicas como indicadoras de la liberación de metales traza procedentes de implantes ortopédicos y odontológicos

Resumen

El empleo de implantes metálicos en ortopedia y odontología está experimentado un crecimiento constante asociado, en gran extensión, al envejecimiento de la población y a la mejora de las técnicas ortopédicas. Dichos implantes, contienen elementos metálicos, como cobalto, cromo, níquel, titanio etc., que pueden liberarse, circular y depositarse en distintos órganos con consecuencias aun desconocidas. Esto se debe a que aún no existe ningún material que una vez introducido en el cuerpo humano (in vivo) sea completamente inerte, a pesar de los continuos avances en el campo de la Biomecánica. Por tanto, parece imprescindible el desarrollo de nuevas metodologías que permitan, tanto la detección temprana de dichos elementos liberados a muy bajos niveles de concentración, como su transporte por parte de las biomoléculas y finalmente la evaluación de las consecuencias asociadas a su presencia a nivel celular. Con este fin en la presente Tesis se llevó a cabo en primer lugar la puesta a punto de estrategias analíticas con el fin de evaluar la liberación de los metales procedentes de los implantes ortopédicos y dentales. Para ello se estudió el potencial analítico de la técnica de ICP-MS utilizando distintos analizadores de masas que permitan minimizar las interferencias espectrales; como son los analizadores de masas provistos de celda de colisión reacción (ICP-CDR-MS) o de alta resolución o doble enfoque (HR-ICP-MS); con el fin de determinar con la mayor precisión y exactitud posible la concentración total de los principales metales liberados por los implantes tanto ortopédicos como odontológicos (Cr, Co, Mo, Mn y Ti) en los distintos fluidos biológicos (sangre, suero y orina). En segundo lugar se llevó a cabo el estudio del transporte de estos metales en el organismo humano mediante su asociación a las proteínas séricas, lo que indicará su capacidad para alcanzar distintos órganos en los cuales causar toxicidad. Para ello se llevaron a cabo estudios de especiación metálica mediante la utilización de las llamadas "técnicas híbridas" las cuales surgen del acoplamiento entre una potente técnica de separación (en nuestro caso el HPLC) y una potente técnica de detección (en nuestro caso concreto el ICP-MS). En primer lugar se llevó a cabo la identificación de dichas bioligandos mediante estudios de especiación metálica cualitativa (screening) y su caracterización mediante técnicas moleculares (MALDI-TOF). Finalmente se llevó a cabo la especiación metálica cuantitativa de Ti (tanto en controles, como en pacientes portadores de implantes), mediante Análisis de Dilución Isotópica. Y finalmente, con el objetivo de elucidar los efectos biológicos que producen a nivel celular los principales metales liberados por los implantes, se llevaron a cabo estudios sobre el estrés oxidativo, monitorizado a través de los cambios de expresión de la proteína superóxido dismutasa, primera línea de defensa antioxidante del organismo. Para ello, se desarrollaron metodologías analíticas que permitiesen obtener; tanto la concentración absoluta de la especie, como su actividad enzimática, puesto que se trata de una metaloenzima.