VITAL-E Y VITAL-XE
Polietileno reticulado con vitamina E
VITAL-XE® es un polietileno (UHMWPE) al que se ha añadido un 0,1% en peso de Vitamina E (alfa-tocoferol) y que se utiliza para fabricar insertos para juntas. La Vitamina E se mezcla con el polvo de polietileno antes de formar las varillas de materia prima.
El VITAL-XE® es un polietileno reticulado, ya que se irradia con rayos beta a una dosis de 60 kGy y luego se esteriliza en óxido de etileno. ElVITAL-XE® se utiliza para fabricar insertos articulares utilizados en la artroplastia total de cadera.
VITAL-E® es la versión no irradiada, es decir, no reticulada, del polietileno con vitamina E añadida, esterilizado por óxido de etileno.VITAL-E® se utiliza para fabricar insertos articulares no reticulados para prótesis de rodilla, así como cabezas humerales y glenosferas para prótesis de hombro.
OXIDACIÓN
La degradación del UHMWPE y de los polímeros en general es aquel proceso por el que se produce una alteración de la estructura química del material con una disminución del peso molecular. La degradación disminuye las propiedades mecánicas del polietileno y, por tanto, provoca un desgaste prematuro.
La degradación de un polímero se produce con la ruptura de determinados enlaces químicos y la creación de nuevos radicales libres cuando, por ejemplo, el material se expone a más energía que los enlaces químicos de los que están compuestas las cadenas moleculares del polímero. Este proceso en presencia de oxígeno se denomina degeneración oxidativa o, más sencillamente, oxidación.
Una vez desencadenado, el proceso oxidativo es irreversible. La formación de nuevos radicales que reaccionan con el oxígeno desencadena la ruptura de otros enlaces químicos que generan otros radicales y así sucesivamente, creando una reacción en cadena que se alimenta de sí misma a una velocidad cada vez mayor. La velocidad de oxidación depende del número de radicales presentes y de la cantidad de oxígeno que pueda haber en la atmósfera durante el procesado y la esterilización del polietileno, en el que puede penetrar por difusión durante el almacenamiento del producto o una vez implantado en el paciente.
Los polietilenos utilizados en artroplastia suelen someterse a altas dosis de energía en forma de irradiación gamma o beta para esterilizar o aumentar el grado de reticulación del polietileno. Dicha irradiación produce la formación de radicales libres activos dentro del material. La mayoría de los radicales libres se recombinan para formar nuevos enlaces cruzados en la fase amorfa del polietileno, la reticulación. En cambio, los radicales libres formados dentro de la fase cristalina del polietileno permanecen atrapados durante mucho tiempo sin recombinarse en nuevos enlaces. Estos radicales, en presencia de oxígeno, son responsables de la rotura progresiva de las cadenas poliméricas mediante reacciones de oxidación en cascada y, en consecuencia, son responsables de la reducción de las propiedades mecánicas del polietileno.
La oxidación provoca la degradación de la estructura molecular del polietileno y, por tanto, con el tiempo, hace que sus propiedades mecánicas y tribológicas decaigan progresivamente.
VITAMINA «E» COMO ADITIVO ESTABILIZADOR
La estabilización de polímeros se basa principalmente en reducir la concentración de oxígeno o reducir el número de radicales libres o su reactividad para reducir o eliminar teóricamente el problema de la oxidación del polietileno. En el caso del polietileno (UHMWPE), la esterilización al vacío o en atmósfera modificada aporta ventajas, pero el oxígeno sigue presente en el interior del material por difusión durante el proceso de producción; por tanto, es materialmente imposible eliminar por completo el oxígeno del polietileno.
Existen muchos aditivos en el mercado que pueden limitar la reactividad de los radicales, por desgracia casi todos tienen problemas de biocompatibilidad, que es absolutamente necesaria para que un producto pueda implantarse en el cuerpo humano.
Un dopante biocompatible estudiado desde hace tiempo en la literatura para la estabilización del polietileno médico es la vitamina E (alfa-tocoferol). La vitamina E está presente en muchos vegetales y es un nutriente vitamínico esencial para el metabolismo humano.
La estabilización del UHMWPE con vitamina E se introdujo como método alternativo para garantizar la resistencia a la oxidación sin sacrificar las propiedades mecánicas del UHMWPE. %-1% Existen dos métodos para introducir concentraciones bajas (0,05 ) de vitamina E en el UHMWPE. La primera consiste en mezclar la vitamina E en forma líquida con el polvo de UHMWPE antes del proceso de extrusión de la varilla y la irradiación para la reticulación. El segundo método consiste en difundir la vitamina E dentro del UHMWPE ya consolidado y reticulado.
La adición de concentraciones mínimas de vitamina E en el polietileno elimina el problema de la oxidación y, en consecuencia, aumenta su longevidad.
BIBLIOGRAFÍA
Torre M, Brach Del Prever E, Costa L, Romanini E, Masciocchi M, Manno V.
Materiales innovadores en ortopedia: polietileno reticulado Ann Ig 2011;23:81-90.
