A artroplastia de quadril é considerada uma das intervenções ortopédicas de maior sucesso, com 75, 000 realizados todos os anos apenas pelo NHS. Contudo, os implantes usados ​​para substituir quadris contêm metais, como cromo e cobalto, que são potencialmente tóxicas e que podem se depositar nos tecidos ao redor do local do implante devido ao desgaste e à corrosão. Uma equipe de pesquisadores usou a espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) na linha de luz I18 para mostrar que esses metais também podem entrar em tecidos de órgãos. Seus resultados sugerem que doenças crônicas, como diabetes, pode criar condições nas quais o cromo trivalente levemente tóxico (Cr ^III ) partículas de juntas de substituição são reoxidadas dentro do corpo para formar cromo hexavalente cancerígeno (Cr ^VI ) Seus resultados foram publicados no Jornal de elementos traços em medicina e biologia .

Metais em movimento

As operações de substituição do quadril têm mais de cem anos de história, com as primeiras tentativas registradas ocorrendo na Alemanha em 1891. O cirurgião inglês pioneiro George McKee foi o primeiro a usar articulações de quadril de metal sobre metal (MOM) regularmente, na década de 1950, e Sir John Charnley, do Manchester Royal Infirmary, foram os pioneiros na técnica moderna de substituição do quadril no início dos anos 1960. Os implantes MOM tornaram-se impopulares na década de 1970, quando as operações de acompanhamento encontraram partículas de metal nos tecidos ao redor do implante. Os implantes de metal sobre polietileno (MOP) são agora o tipo mais amplamente utilizado.

Embora pesquisas anteriores tenham estabelecido que as partículas de metal da liga de cobalto-cromo (CoCr) podem ser encontradas nos tecidos ao redor do implante, pouco trabalho foi feito sobre os efeitos nos tecidos sistêmicos ou de órgãos. Este estudo foi o primeiro a combinar o uso de fluorescência de micro-raios-X e espectroscopia de absorção de micro-raios-X para sondar a distribuição e a forma química do cobalto, cromo e titânio em amostras de tecido de órgãos de pacientes que receberam implantes de quadril MOP.

Potencial tóxico

A liga CoCr é usada em implantes médicos porque uma camada de passivação rica em óxido de cromo se forma sobre sua superfície, protegendo o metal subjacente da corrosão. Contudo, esta película protetora pode ser danificada por desgaste e corrosão, uma vez que o implante esteja dentro do corpo.

O cobalto dos implantes pode ser encontrado em duas formas dentro do corpo, com seu estado divalente (CoII) sendo mais tóxico que o metálico (Co ⁰ ) Estado. Níveis elevados de cobalto no sangue estão ligados a queixas neurológicas, cardiomiopatia e hipotireoidismo.

O cromo tem três estados predominantes - metálico (Cr0), trivalente (Cr ^III ) e hexavalente (Cr ^VI ) O cromo trivalente é levemente tóxico, mas os compostos de cromo hexavalente são fortemente cancerígenos e causam danos aos rins.

Uma equipe de pesquisadores usou amostras de tecido do fígado, baço e coração de cinco pacientes submetidos a uma artroplastia de quadril. O trabalho preparatório orientou a escolha das áreas de tecido a serem examinadas mais detalhadamente por meio de técnicas de síncrotron. Eles usaram fluorescência de micro raios-X para mapear os elementos metálicos, e espectros micro XAS adquiridos no modo fluorescência devido às baixas concentrações de metais nas amostras. Usar a parte do espectro do XANES permitiu aos pesquisadores determinar os estados metálicos presentes. As vantagens de usar um síncrotron para este trabalho incluem a natureza não destrutiva das técnicas de raios-X, sua sensibilidade e sua capacidade de mapear grandes áreas de tecido.

Uma possível ligação com doenças crônicas

Esta foi a primeira visita a Diamond para a autora principal Ilona Swiatkowska. Ela achou o apoio da equipe da linha de luz inestimável, observando que "o cientista da linha de luz Konstantin Ignatyev ficou até meia-noite (no fim de semana!) para ter certeza de que poderíamos obter os melhores resultados possíveis."

Os resultados mostraram a presença de cromo em três diferentes estados de oxidação:Cr ⁰ , Cr ^III e uma espécie mais altamente oxidada, ou seja, Cr ^V ou Cr ^VI . Este é o primeiro estudo a relatar uma espécie de cromo mais altamente oxidada do que Cr ^III em tecido humano. Embora não tenha sido possível para os pesquisadores determinar com precisão qual estado altamente oxidado estava presente, a explicação mais provável é uma mistura de Cr ^III e Cr ^VI óxidos.

Uma vez que qualquer Cr ^VI liberado do implante teria sido reduzido no sangue antes de atingir qualquer órgão, é improvável que as partículas de Cr altamente oxidadas tenham saído diretamente do implante. É mais provável que Cr ^III foi reoxidado a Cr ^VI dentro do corpo. As amostras nas quais esses estados altamente oxidados foram encontrados vieram de dois pacientes com diabetes, e é possível que o aumento da produção de espécies reativas de oxigênio associadas ao diabetes (e outras doenças crônicas) pudesse ter estimulado a oxidação de Cr ^III do implante para estados de valência mais elevados.

Há evidências limitadas de um risco aumentado de câncer em pacientes que foram submetidos a uma artroplastia de quadril. Contudo, a maioria dos estudos anteriores sofre de um curto tempo de acompanhamento, que pode ser insuficiente para detectar quaisquer alterações malignas. Com mais pacientes mais jovens recomendados para substituições de articulações, haverá um número crescente de pacientes expostos a materiais de implante por 30 anos ou mais. Outros estudos toxicológicos, incluindo pacientes com doenças crônicas, são necessários para confirmar essas descobertas preliminares, e para determinar quais pacientes podem estar em maior risco de danos aos tecidos e câncer.