Reología y propiedades fisicoquímicas del ácido hialurónico: Características importantes para la utilización en la práctica clínica

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Artículo de la Dra. Paula Pifarré

Los rellenos dérmicos inyectables son los productos más utilizados actualmente para tratar los signos del envejecimiento facial y mejorar el rostro.

El ácido hialurónico (AH) en particular, es el más habitual ya que son tratamientos seguros, eficaces y reversibles que proporcionan resultados naturales a largo plazo. (Pierre 2015; Fagien 2019; Faivre 2022; Fundarò 2022)

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Ácido hialurónico reticulado

Los rellenos de AH son un hidrogel compuesto por AH reticulado, suspendido en una solución fisiológica o tamponada con fosfato que se fabrican uniendo cadenas de AH. El reticulante o “crosslinker” más comúnmente utilizado para producir estas redes y uniones es el 1,4-butandioldiglicidil éter (BDDE), que se une de forma covalente e irreversible a las moléculas de AH.

Esta unión da como resultado un compuesto de AH reticulado, que puede procesarse de diferentes maneras para producir geles homogéneos o suspensiones de partículas.

Cada relleno de AH presenta distintas cantidades de crosslinker, concentraciones de AH y se procesa de una forma diferente, por lo que cada casa comercial y producto presenta propiedades únicas que deben ser tenidas en cuenta a la hora de aplicar un relleno de AH.

Entender las propiedades permitirá a los inyectores seleccionar el producto ideal y más seguro para el tratamiento de cada zona del rostro. Los rellenos colocados de forma superficial en la cara para corregir pequeñas arrugas deben presentar propiedades distintas a aquellos empleados a niveles profundos para recuperar volumen. Esto se debe a que las regiones de rostro presentan distintas capas, sometidas a tensiones de frecuencia e intensidad variables debidas a la tensión de la piel subyacente, la actividad muscular y el volumen de grasa. Estas tensiones causaran una deformación del relleno de AH en distintas proporciones.

Los rellenos para inyecciones profundas se definen coloquialmente como «más duros» y los rellenos para líneas finas como «más blandos». Se considera que los rellenos blandos tienen menor viscosidad y elasticidad y tienden a extenderse o expandirse en el tejido blando (es decir, son ideales para líneas finas y arrugas). Los rellenos duros, en cambio, tienen mayor viscosidad y elasticidad y proporcionan elevación y soporte, con una migración insignificante del producto (es decir, son ideales para restaurar el volumen).

La mayoría de los AH modernos se obtienen a partir de fermentación bacteriana debido a su reducido potencial alergénico e inmunogénico (el AH de origen animal puede retener impurezas que podrían provocar reacciones adversas).

Reología

La reología es una rama de la física que se ocupa de la deformación y el flujo de la materia líquida, gaseosa y sólida blanda (como el gel). Estudia el comportamiento de los materiales cuando están sometidos a fuerzas deformantes y se aplica a sustancias que tienen una microestructura compleja, como el barro, las suspensiones, los medicamentos tópicos, las pinturas, los fluidos corporales (por ejemplo, la sangre) etc.

La reología del AH se refiere al estudio de su comportamiento y propiedades fisicoquímicas cuando se le somete a esfuerzos mecánicos como el flujo, la deformación o la viscosidad.

El comportamiento reológico del AH es especialmente relevante en el ámbito de la medicina y la cosmética. La consistencia gelatinosa del AH le confiere sus características únicas, permitiendo que se pueda inyectar y moldear en diferentes áreas del cuerpo.

En términos reológicos, el AH puede exhibir propiedades tanto elásticas como viscosas. Esto significa que puede comportarse como un sólido elástico cuando se somete a pequeñas deformaciones, pero también como un líquido viscoso cuando se somete a fuerzas de cizallamiento (fuerza interna cortante y que es tangencial a la superficie sobre la que actúa).

Se recomienda a los inyectores que conozcan las propiedades reológicas y fisicoquímicas de los materiales de relleno para facilitar la selección y evitar efectos adversos.

Recientemente, Fundarò y col. (2022), identificaron nueve características importantes con implicaciones clínicas relativas a la aplicación de rellenos dérmicos de AH (tabla 1).

Diferencias entre fillers monofásicos y bifásicos EIMEC escuela acido hialuronico

Tabla 1. Resumen características reológicas y fisicoquímicas y sus implicaciones clínica (adaptado de Fundarò y col. 2022)

Es fundamental comprender estos parámetros para poder seleccionar el más adecuado y seguro entre los distintos productos disponibles en el mercado.

Es importante destacar que muchos de estos parámetros se utilizan para determinar cual será el comportamiento del relleno in situ. Por ejemplo, cuando G´´> G’ el relleno se comportara como un material viscoso, mientras que G’’< G’ se comportara como un material elástico; o por ejemplo, a medida que aumenta el crosslinker también lo hace el G’ pero disminuye el coeficiente de hinchamiento (Fallacara A. 2017; Fagien 2019).

Las propiedades reológicas y fisicoquímicas se verán afectadas por múltiples factores, como el crosslinker utilizado, la concentración del AH, el peso molecular o el proceso de formación de la solución o gel inyectable. (Fagien 2019).

Selección de producto

Ningún relleno es apropiado o esta indicado para todos los tratamientos posibles en el ámbito de la medicina estética facial. La interacción entre todas sus propiedades reológicas y fisicoquímicas deben permitir comprender como se va a comportar el relleno in situ y permitirá una correcta selección de producto en función del área a tratar.

En función del procedimiento de fabricación, se han descrito dos grandes familias de rellenos de AH: los «monofásicos» y los «bifásicos» (también conocidos como «cohesivos» y «granulares»). El relleno monofásico es una mezcla homogénea de cadenas de AH reticuladas de alto o bajo peso molecular y el tipo bifásico contiene partículas de AH reticuladas dispersas en un vehículo (AH no reticulado o muy poco reticulado) que actúan como una matriz fluida (Figura 1, adaptado de Fundarò 2022). Estos dos tipos de relleno tienen diferentes modalidades de producción que conducen a características reológicas y físicas distintas aunque comparten las mismas indicaciones. En general, los rellenos monofásicos tienen menor elasticidad y mayor viscosidad que los rellenos bifásicos.

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Figura 1: Diferencias entre fillers monofásicos y bifásicos (adaptado Fundarò 2022)

En el organismo, la forma lineal natural de las moléculas de AH se degrada rápidamente por la enzima hialuronidasa. Para la aplicación como rellenos, es necesario modificar las propiedades físicas para aumentar la resistencia de las moléculas de AH a la reabsorción. La polimerización del AH modifica sus propiedades y facilita la permanencia del producto en el tejido. El AH reticulado por ejemplo, es menos susceptible a la hidrólisis química y enzimática y muestra una persistencia prolongada volviéndose menos viscoso al transformarse en un gel viscoelástico. Esto crea una “barrera” estérica que reduce la penetración y la movilidad de la hialuronidasa dentro del gel, aumentando así la longevidad del relleno en el tejido blando.

El grado de reticulación contribuye de forma indirecta a la «dureza» del gel. Este proceso permite aumentar la rigidez del gel hasta convertirlo en un material sólido. Por este motivo, el proceso de reticulación influye enormemente en las características físicas y reológicas de los rellenos de AH.

También pueden dividirse en dos tipos en función de si los rellenos son o no biodegradables. En los rellenos biodegradables, se ha de considerar que su aplicación debe repetirse en intervalos regulares. Con excepción de los rellenos con grasa antóloga, se pueden diferenciar rellenos biodegradables de larga duración (15 a 24 meses, acido poli-láctico o hidroxiapatita cálcica) o de duración moderada ( 3 a 12 meses como el AH o el colágeno) (Fallacara 2017)

El conocimiento y la comprensión de las propiedades reológicas del AH pueden ayudar a los médicos a seleccionar los productos y a identificar el más adecuado para cada indicación, región facial y capa anatómica. La tensión de los tejidos blandos, los movimientos musculares, la gravedad y la presión sobre superficies externas (una almohada al dormir, el casco de una moto, etc), aplican sobre los rellenos de AH fuerzas diferentes que determinan una deformación por cizallamiento, la compresión vertical y el estiramiento. Cada una de estas fuerzas varía en función de la profundidad donde se ha realizado la inyección, de la zona de la cara y de los tipos de movimientos miméticos del pacientes.

En conclusión, hay que tener presente que las características reológicas y fisicoquímicas influyen en la integración entre el relleno y el tejido blando circundante y determinan la capacidad del relleno de modificar el volumen de la capa anatómica inyectada.

El conocimiento les permite a los profesionales del ámbito de la medicina estética ser capaces de seleccionar el relleno con las características adecuadas para conseguir los resultados deseados. Existe un consenso en la comunidad medica atribuyendo al parámetro G’ la mayor importancia dentro de los parámetros reológicos, sin embargo es fundamental combinarlo con los parámetros fisicoquímicos a la hora de seleccionar un producto a ser inyectado.

Al realizar una selección de relleno se ha de tener en cuenta: la anatomía de la zona inyectada, la consistencia del tejido, el grosor del tejido, el tensado de las zonas de retención, la intensidad y fuerza de los muscular miméticos y las fuerzas externas que actúan sobre esa zona facial, así como también las propiedades del producto.

Esta selección determinara a “huella estética” que dejara el producto en los pacientes. Recientemente, la Sociedad Española de Medicina Estética (SEME) ha publicado un artículo respecto a los problemas y malos usos de rellenos faciales, con las consecuentes huellas estéticas negativas, versus las “huellas estéticas positivas” cuando todos estos puntos son tenidos en cuenta.

Es importante destacar que la degradación de los rellenos utilizando hialuronidasa es un aspecto fundamental de la seguridad en los tratamientos con AH. Hay que tener presente que el grado de reticulación puede por ejemplo alterar la exposición de las moléculas y dificultar la degradación enzimática. En este sentido, la reología y las propiedades fisicoquímicas también deben conocerse para poder aplicar los protocolos adecuados frente a la presencia de efectos adversos. (Wongprasert 2022)

MASTERCLASS: Importancia de la elección del producto para óptimos resultados.

Referencias bibliográficas

1-Fundarò, S. P., Salti, G., Malgapo, D. M. H., & Innocenti, S. (2022). The Rheology and Physicochemical Characteristics of Hyaluronic Acid Fillers: Their Clinical Implications. International journal of molecular sciences, 23(18), 10518. https://doi.org/10.3390/ijms231810518

2-Wongprasert, P., Dreiss, C. A., & Murray, G. (2022). Evaluating hyaluronic acid dermal fillers: A critique of current characterization methods. Dermatologic therapy, 35(6), e15453. https://doi.org/10.1111/dth.15453

3-de la Guardia, C., Virno, A., Musumeci, M., Bernardin, A., & Silberberg, M. B. (2022). Rheologic and Physicochemical Characteristics of Hyaluronic Acid Fillers: Overview and Relationship to Product Performance. Facial plastic surgery : FPS, 38(2), 116–123. https://doi.org/10.1055/s-0041-1741560

4-Faivre, J., Gallet, M., Tremblais, E., Trévidic, P., & Bourdon, F. (2021). Advanced Concepts in Rheology for the Evaluation of Hyaluronic Acid-Based Soft Tissue Fillers. Dermatologic surgery : official publication for American Society for Dermatologic Surgery [et al.], 47(5), e159–e167. https://doi.org/10.1097/DSS.0000000000002916

5-Fagien, S., Bertucci, V., von Grote, E., & Mashburn, J. H. (2019). Rheologic and Physicochemical Properties Used to Differentiate Injectable Hyaluronic Acid Filler Products. Plastic and reconstructive surgery, 143(4), 707e–720e. https://doi.org/10.1097/PRS.0000000000005429

6-Fallacara, A., Manfredini, S., Durini, E., & Vertuani, S. (2017). Hyaluronic Acid Fillers in Soft Tissue Regeneration. Facial plastic surgery : FPS, 33(1), 87–96. https://doi.org/10.1055/s-0036-1597685

7-Pierre, S., Liew, S., & Bernardin, A. (2015). Basics of dermal filler rheology. Dermatologic surgery : official publication for American Society for Dermatologic Surgery [et al.], 41 Suppl 1, S120–S126. https://doi.org/10.1097/DSS.0000000000000334

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