RECOLECCIÓN
Y SELECCIÓN

Recolección de cabezas femorales de donantes vivos extraídas en Francia por cirujanos ortopedistas. Selección clínica basada en criterios recomendados por la agencia de biomedicina y selección biológica basada en criterios serológicos reglamentarios.

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TRANSPORTE

En BIOBank, el envío de cabezas femorales y tubos de sangre lo lleva a cabo un transportista especializado con un vehículo frigorífico equipado para el transporte a -30 ºC. La cadena del frío se controla con un dispositivo de registro de la temperatura por sonda eléctrica.

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PROCESO SUPERCRIT®

El proceso Supercrit® de Biobank es un método basado en la delipidación del tejido óseo a partir de un fluido no tóxico, el CO2 en estado supercrítico, asociado con la oxidación química de las proteínas residuales contenidas en los poros del tejido esponjoso.

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DISTRIBUCIÓN
Y CONSERVACIÓN

Los injertos BIOBank se reparten únicamente por Prescripción Médica Nominativa para un único uso. Se protegen con un doble embalaje estéril hermético y se pueden conservar en condiciones estándar de temperatura, luminosidad y humedad hasta su fecha de caducidad, siempre y cuando el embalaje se conserve íntegramente.

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IMPLANTACIÓN

La implantación de un injerto óseo humano BIOBank responde a estrictas reglas de trazabilidad y de buen uso respecto a la información del paciente y la utilización del injerto.

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El tratamiento del tejido óseo

Los aloinjertos óseos crioconservados siempre han sido y siguen siendo muy utilizados en la cirugía ortopédica para el tratamiento de graves defectos óseos, sobre todo durante revisiones de artroplastias de cadera y rodilla. La ampliación de las indicaciones para los pequeños rellenos óseos ha beneficiado el desarrollo de técnicas dirigidas a proponer formas adaptadas. La cirugía ósea oral destinada a implantes constituye desde este punto de vista un sector de uso de aloinjertos óseos en pleno auge.

Diversos métodos de tratamiento se han desarrollado desde finales de los años 80 con el objetivo de desvitalizar el tejido óseo y hacer que cumpla con las tres propiedades esenciales esperadas: protección viral activa validada (no solamente por la selección de donantes); conservación a temperatura ambiente posible gracias a un estado deshidratado; y osteoconducción mejorada por la limpieza de las trabéculas óseas.

En los procedimientos clásicos, un disolvente orgánico fuerte (cloroformo o acetona) se utiliza para desgrasar el tejido óseo esponjoso que contiene numerosos adipocitos en sus cavidades medulares. Esta fracción lipídica representa de hecho cerca del 60 % de la masa de una cabeza femoral tras la eliminación del cartílago. Su eliminación es más difícil cuanto más densa y espesa es la red trabecular (Ilustración 1).

Ilustración 1: Aplicación del proceso Supercrit® en una cabeza femoral completa: ilustración de la capacidad para obtener a la vez una limpieza eficaz y preservación del volumen óseo inicial.

La presencia de una gran cantidad de lípidos conlleva además una mala humectabilidad del tejido, impidiendo o entorpeciendo la acción de los oxidantes acuosos que se aplican posteriormente y aseguran la inactivación viral. Su difusión en el tejido óseo es limitada, lo que reduce su capacidad para garantizar la inactivación viral de los fragmentos óseos de grandes dimensiones como las cabezas femorales completas.

Además, la utilización de estos disolventes desgrasantes requiere una fase de eliminación de la grasa disuelta con tratamientos físicos agresivos como el chorro de agua a presión o la centrifugación. Estos disolventes orgánicos también pueden dejar residuos tóxicos no deseados si no se eliminan correctamente.

Por último, otro inconveniente de los disolventes orgánicos para la delipidación de los tejidos óseos es su eficacia relativamente baja. Los residuos lipídicos tras un tratamiento «clásico» representan todavía una fracción considerable de la masa del producto final. La consecuencia es una humectabilidad todavía imperfecta que frena la osteoconducción y entorpece la vascularización del injerto in situ.

Es fundamental considerar entonces que la eliminación de las grasas gracias a una limpieza en profundidad de la red trabecular ósea constituye la piedra angular de todas las etapas posteriores del tratamiento y un prerrequisito esencial de la osteoconducción llevada a cabo por el cirujano.

De este modo, una tecnología innovadora de dióxido de carbono supercrítico ha sido ideada y desarrollada para aplicarse al tejido óseo humano; su nombre es «proceso Supercrit®».

Principio y aplicación del proceso Supercrit®

Los procesos clásicos de tratamiento de los aloinjertos óseos con el objetivo de limpiarlos utilizan disolventes orgánicos fuertes. BIOBank es el primer banco de tejidos que ha desarrollado y utilizado un fluido eficaz y no tóxico, el CO2 en estado supercrítico. El proceso Supercrit® es la combinación del desgrasado por CO2 supercrítico y de una oxidación química suave de proteínas residuales. Este proceso presenta un rendimiento inmejorable en términos de seguridad y respeto por la matriz ósea.

El CO2, tras ser sometido a presión y temperatura crítica, deja de estar en estado gaseoso o líquido para pasar a un estado llamado fluido supercrítico (Ilustración 2). Como líquido, tiene una densidad elevada y conserva un importante poder disolvente. La otra propiedad interesante es su débil viscosidad, la cual permite una capacidad de difusión elevada (9).

Ilustración 2: Diagrama de cambio de estado del dióxido de carbono. A partir de 31,1 ºC y de 73,8 bares, el CO2 se encuentra en el llamado estado supercrítico.

Estas dos propiedades, difusión y poder disolvente elevados, hacen que este fluido sea muy interesante para la extracción de los compuestos apolares contenidos en una matriz porosa como el tejido óseo esponjoso. Además, sus datos supercríticos son bajos (presión crítica de 7,38 MPa, temperatura crítica de 31 ºC) y no conlleva la desnaturalización de las proteínas como el colágeno del hueso.

Las moléculas apolares como el carburo de hidrógeno, los aceites y generalmente todos los lípidos son solubles en el CO2 en estado supercrítico. Por el contrario, las moléculas polares, los aminoácidos y las proteínas son poco solubles. Esta última propiedad es esencial, ya que preserva la integridad del colágeno contenido en el tejido óseo, el cual representa aproximadamente el 30 % en peso.

Gracias a la eficacia la delipidación, la humectabilidad del tejido óseo óptima. Esto facilita, por un lado, la penetración de los productos químicos en solución que más tarde se aplican para garantizar la inactivación viral. Por otro lado, permite reducir el tiempo de tratamiento con los dichos productos químicos, disminuyendo las alteraciones de la trama ósea y contribuyendo a una mejor preservación de las propiedades mecánicas del tejido óseo.

El desempeño del proceso Supercrit® en términos de reducción de una carga viral previamente inoculada ha sido validado (5, 6). El poder de inactivación viral del proceso Supercrit® supera ampliamente el límite de garantía de calidad (SAL en sus siglas en inglés) de 10-6 exigido para garantizar la esterilidad de los injertos óseos (Ilustración 3). La evaluación de la elasticidad y de la resistencia a la compresión de los injertos óseos BIOBank, realizada según diversos protocolos, ha demostrado la singularidad del proceso Supercrit® para preservar mejor que otros la arquitectura y la densidad del tejido óseo (1, 2, 3).

Ilustración 3: Capacidad de reducción por el proceso Supercrit® de una carga viral previamente inoculada realizada en las 5 principales familias de virus (fuente: Instituto Pasteur Texcell).

Al término del proceso Supercrit®, el tejido óseo trabecular queda perfectamente limpio y conserva tanto su arquitectura como su volumen inicial (Ilustración 4).

Ilustración 4: Ilustración de la eficacia del proceso BIOBank en una cabeza femoral antes, durante, y después de la aplicación del proceso Supercrit®.

Todas las manipulaciones sobre los tejidos se llevan a cabo en un laboratorio especialmente destinado al tratamiento aséptico de los tejidos. El ambiente de trabajo está constituido por salas blancas con atmósfera controlada, equipadas con materiales específicos de alta tecnología. Un personal formado y calificado realiza todas las etapas del proceso Supercrit®.

Después de la limpieza, secado y condicionamiento, el estado estéril se logra por irradiación gamma con una dosis esterilizante de 25 a 30 kGy sobre los injertos previamente protegidos por un doble embalaje primario. Al igual que con los dispositivos médicos implantables, la esterilización por irradiación gamma la realiza un proveedor certificado y autorizado según las normas EN 552 e ISO 11737-2. Además de su eficacia esterilizante y su gran poder de penetración, esta técnica se suele seleccionar para los aloinjertos óseos ya que no provoca el calentamiento del material y no genera residuos tóxicos.

Modo de uso y mecanismo de acción de los injertos óseos BIOBank

La fase de rehidratación es una etapa importante, necesaria para que el injerto óseo recupere su elasticidad inicial. Puede realizarse con suero fisiológico estéril o, de forma preferencial con sangre del paciente. Esto aporta de hecho elementos formes y proteínas que durante la formación del coágulo sanguíneo constituirán una red propicia para la adhesión celular y la activación de factores que intervienen en la cicatrización tisular. La rehidratación con sangre aporta además una cohesión de los granos de polvo que facilita la manipulaciónes.

Como ocurre con toda biomateria inerte y carente de factores de crecimiento, el aloinjerto óseo BIOBank actúa por osteoconducción. La matriz ósea trasplantada es invadida por la vascularización proveniente del lecho óseo receptor que le aportará las células óseas necesarias para su reestructuración y su transformación en tejido óseo vivo y funcional (7, 8).

Lo que marca la diferencia con los otros materiales osteoconductores es la composición intrínseca de su estructura mineralo-colagénica, la preservación de su arquitectura (Ilustración 5) y sus propiedades mecánicas y la óptima humectabilidad resultante de la eficacia del proceso Supercrit®.

Ilustración 5: Corte de una plaqueta de hueso córtico-esponjoso visto con un microscopio electrónico de barrido (x60).

Las células óseas del paciente al que se la hará el trasplante, penetrarán de esta forma en un ambiente “familiar” desde el punto de vista de la composición bioquímica del injerto y podrán rápidamente adherirse y migrar por la superficie de las trabéculas óseas. Por lo tanto, el mecanismo conocido de reabsorción/aposición se inicia desde las primeras horas tras el trasplante. La ausencia de residuos celulares facilita esta difusión y limita considerablemente las reacciones celulares y humorales inmunitarias inherentes al trasplante de un cuerpo extraño. El resultado es que la osteoconducción se desarrolla según una cinética más rápida que con los materiales principalmente compuestos de una sola fase mineral o cuya limpieza y humectabilidad no son tan óptimas.

Estas propiedades que combinan eficacia y tolerancia se confirman con los análisis histológicos regularmente practicados durante la inserción de implantes (Ilustración 6).

Tradicionalmente, 4 a 6 meses tras el trasplante de polvo de hueso esponjoso en un seno o una cavidad de extracción inmediata, una imagen del proceso de remodelado óseo integra los siguientes elementos:

  • Una yuxtaposición íntima entre los fragmentos residuales del injerto y el hueso neoformado vivo, con tejidos de calidad equivalente, teniendo las partículas del injerto el rol de puentes dentro del nuevo tejido óseo
  • Una médula ósea celularizada desprovista de células gigantes o macrofágicas
  • La presencia de vasos sanguíneos que participan en el metabolismo tisular
  • Frentes de osteoblastos en la superficie del tejido osteoide en vía de mineralización
  • Algunas raros osteoclastos pueden subsistir, testificando una cierta estabilidad incluso el fin de la fase de reabsorción activa

Ilustración 6: Análisis histológico de una biopsia de seno de la Dra. Carole Leconte (París).
Tinción hematoxilina-eosina-Safran realizada por el laboratorio Novotec (Lyon) - *: partícula del injerto, ☆: hueso neoformado, -> tejido osteoide, me: médula ósea, ob: osteoblasto, oc: osteoclasto.

Podemos observar que el proceso de reabsorción del tejido no se ha completado lo que en cualquier caso, no es un problema ya que las partículas residuales se comportan como el hueso vivo en el plan biomecánico frente a tensiones mecánicas resultantes de la colocación de los implantes. El hecho destacable es la obtención de una cohesión real de los tejidos en el seno del volumen trasplantado. Las partículas del injerto han sido realmente asimiladas en una red de trabéculas de hueso neoformado funcional.

Conclusión

El conjunto de los estudios in vitro y preclínicos validan la relevancia del proceso Supercrit®. La combinación de una limpieza profunda y de la inactivación viral, y el respeto por la trama ósea, constituye un enfoque moderno y eficaz. Conviene igualmente señalar que la aplicación de tal proceso se lleva a cabo dentro de una organización compleja, la cual necesita el dominio de numerosas competencias, poniendo el máximo rigor en cada una de las etapas.

Nuestra experiencia clínica al día de hoy, atestigua el interés por los aloinjertos óseos y confirma que el tejido óseo es un biomaterial natural excepcional.

Referencias bibliográficas

1Comparative ultrasound evaluation of human trabecular bone graft properties after treatment with different sterilization procedures.

VASTEL, L., MASSE, C., MESNIL, P., et al.

Journal of Biomedical Materials Research, 2009, Vol.90, N°1, p. 430-437.

  Más información

2Effects of gamma irradiation on mechanical properties of defatted trabecular bone allografts assessed by speed of sound measurement.

VASTEL, L., MASSE, C., MESNIL, P., et al.

Cell and Tissue Banking, 2007, vol.8, p. 205-210.

  Más información

3Effect of a supercritical C02 based treatment on mechanical properties of human cancellous bone.

MITTON, David., RAPPENEAU, Julien., BARDONNET, Raphaël.

European Journal of Orthopaedic Surgery & Traumatology, 2005, N°15, p. 264-269.

  Más información

4Effect of different sterilization processing methods on the mechanical properties of human cancellous bone allografts.

VASTEL, L., MEUNIER, A., SINEY,H., et al.

Biomaterials, 2004, N°25, p. 2105-2110.

  Más información

5Evaluation of the viral safety during manufacturing processe of human bone grafts. Evaluation carried out by using the whole femoral head.

Pasteur-Texcell

report number : 250/01/5375/01, 2003.

  Más información

6Viral inactivation of human bone tissue using supercritical fluid extraction.

FAGES, Jacques., POIRIER, Béatrice., BARBIER, Yves., et al.

ASAIO Journal, 1998, N°44, p. 289-293.

  Más información

7Bone allograft and supercritical processing : effects on osteointegration and viral safety.

FAGES, Jacques., JEAN, Eliane., FRAYSSINET, Patrick., et al.

Journal of Supercritical Fluids, 1998, N°13, p. 351-356.

  Más información

8Histological integration of allogeneic cancellous bone tissue treated by supercritical CO2 implanted in sheep bones.

FRAYSSINET, Patrick., ROUQUET, Nicole., MATHON, Didier., et al.

Biomaterials, 1998, N°19, p. 2247-2253.

  Más información

9Use of supercritical CO2 for bone delipidation.

FAGES, Jacques., MARTY, Alain., DELGA, Corinne., et al.

Biomaterials, 1994, Vol.15, N°9, p. 650-656.

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