Biomateriais, Pesquisas de Engenharia Química. Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
Thalisia.Silva
Thalisia.Silva6 de Junho de 2016

Biomateriais, Pesquisas de Engenharia Química. Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)

DOCX (58 KB)
12 páginas
306Número de visitas
Descrição
Historia, aplicações biomateriais
20pontos
Pontos de download necessários para baixar
este documento
baixar o documento
Pré-visualização3 páginas / 12
Esta é apenas uma pré-visualização
3 shown on 12 pages
baixar o documento
Esta é apenas uma pré-visualização
3 shown on 12 pages
baixar o documento
Esta é apenas uma pré-visualização
3 shown on 12 pages
baixar o documento
Esta é apenas uma pré-visualização
3 shown on 12 pages
baixar o documento

Introdução

Há mais de um século, a busca por materiais com características adequadas

para restauração e substituição dos tecidos ósseos no corpo humano vem sido

estudada por pesquisadores.

Primeiramente, a procura de tais compostos se deu através da utilização de

materiais de origem biológica, como no caso dos enxertos e dos transplantes,

os quais são classificados como autógenos (onde o doador é o próprio

receptor), alógenos (onde o doador e o receptor são da mesma espécie) e

xenógenos (onde o doador é de origem animal). Porém, devido às

desvantagens desses materiais e também do grande desenvolvimento

científico e tecnológico, muitos trabalhos foram realizados com o objetivo de

dispor de materiais de origem sintética com características adequadas que

permitam diminuir e em alguns casos eliminar o uso de materiais de origem

biológica.

A evolução dos biomateriais em função do tempo pode ser classificada da

seguinte forma:

• Primeira geração: implantes ósseos – (primeira articulação artificial –

cabeça do fêmur – 1961);

• Segunda geração: dispositivos bioativos (início dos anos 70);

• Terceira geração: compósitos e nanocompositos( a partir dos anos 90);

• Quarta geração: engenharia dos tecidos(atualidade).

1

Conceito

Biomaterial é definido como qualquer substância ou combinação destas que

não sejam fármacos, de origem natural ou sintética, que pode ser usada por

qualquer que seja o período de tempo, aumentando ou substituindo parcial ou

totalmente qualquer tecido, órgão ou função do corpo, com a finalidade de

manter e ou alterar a qualidade de vida do paciente. (WILLIANS,1987).

O desafio do campo de biomateriais é que todos os dispositivos de implantes

substituem tecidos vivos cujas propriedades físicas são resultado de milhões de

anos de otimização evolutiva, e que têm a capacidade de crescimento,

regeneração e reparo. Assim, todos os biomateriais artificiais usados para a

restauração do corpo representam um ajuste de características e propriedades.

O sucesso ou fracasso relativo deste reflete o julgamento científico e de

engenharia usados na avaliação deste ajuste. A interação de fatores físicos,

biológicos, clínicos e tecnológicos deve ser considerada.

2

Origem dos biomateriais

Através da Figura 01, podemos verificar a origem dos biomateriais, tanto os

sintéticos como os de origem biológica.

Os biomateriais sintéticos originam de materiais compostos. Esses materiais

podem ser adequados com características especificas para cada tipo de

finalidade.

Já os biomateriais biológicos tem origem animal e humana. São materiais

usados em enxertos e transplantes, e como apresentam características

individuais de cada doador, podem não ser biocompatíveis com o receptor.

Figura 01: Fluxograma da Origem dos Materiais.

3

Classificação dos Biomateriais sintéticos

Os Metais: são amplamente utilizados em próteses e como elementos

estruturais na estabilização de fraturas ósseas. São utilizadas placas,

miniplacas e parafusos para osteossinteses. Os metais têm como característica

boa resistência mecânica e uma grande capacidade de deformação. Além da

facilidade da fabricação e do baixo custo.

Os Polímeros: são representados por um extenso grupo de materiais que

apresentam caráter macromolecular, outras características são: baixa

densidade, pequena resistência a temperatura e baixa condutividade elétrica e

térmica, quanto ao comportamento mecânico apresentam grande ductibilidade

(capacidade de deformação), ou seja conseguem absorver a energia de um

impacto, deformando porem não fraturando o material. Porem é importante

que polímeros podem apresentar comportamentos diversos de acordo com a

temperatura e o tempo que estão implantado.

As Cerâmicas: são basicamente composições não metálicas e inorgânicas,

apresentam características peculiares, o que permite a sua utilização para

substituição de tecidos mais rígidos como ossos, e conjunto fibroso. Devido a

sua baixa tenacidade a fraturas não são indicados para regiões cujas tensões

são elevadas. Pelo o outro lado, como não tem boa capacidade de se deformar,

são idéias para o uso de implantes quando o objetivo é restauração da forma e

contorno.

4

Propriedades dos Biomateriais sintéticos

Para o entendimento dos mecanismos que regem a relação entre os implantes

e o tecido hospedeiro é necessário conhecer os princípios básicos sobre a

ciência do material. Princípios esses que são baseados na interface entre a

estrutura interna do material, as técnicas para o seu processamento e as suas

propriedades físicas.

Estrutura interna: possui níveis de organização que vão desde os átomos,

ligados em seus arranjos espaciais, até o nível da macroestrutura. O arranjo

espacial dos átomos e as ligações entre eles é o que define o tipo de material

formado que podem ser metais, cerâmicas e polímeros.

Técnicas para o seu processamento: envolve os métodos utilizados para a

fabricação e estabelecimento de sua forma final. Os métodos variam de acordo

com o tipo de material a ser processado.

As propriedades físicas: variam de material para material, e indicam o

comportamento quando ele é submetido a uma forca aplicada e determinam a

sua resistência, fator esse que pode ser medido através dos módulos de:

elasticidade, dureza e ductibilidade.

Para aferir esses módulos são realizados diversos testes ensaios, como por

exemplo, ensaio: de tensão e deformação, de impacto, de compressão e

flexão, de dureza, de fadiga.

5

Características dos Biomateriais

As principais características que influenciam na escolha do biomaterial são a

biocompatibilidade, exigências físicas e exigências químicas.

- Biocompatibilidade: O corpo tem uma extraordinária capacidade em

determinar se um objeto é material do próprio corpo ou não. Qualquer

substância estranha ao corpo tem o potencial de gerar uma resposta do

sistema imunológico, podendo causar reações inflamatórias. Alguns materias

são mais biocompatíveis, isto é, eles são mais rapidamentes integrados ao

organismo sem reações inflamatórias. Os fatores determinantes mais

importantes são a natureza química e a textura física da superfície de um

objeto.

- Exigências Físicas: Um biomaterial deve satisfazer demandas severas.

Os tubos que são utilizados para substituir uma artéria defeituosa devem ser

flexíveis e não podem fechar quando dobrados ou sofrer distorções. Os

materiais usados nas substituições de juntas devem ser resistentes ao

desgaste. Uma válvula cardíaca artificial deve abrir e fechar 70 a 80 vezes por

minuto, dia após dia, por muitos anos. Lembrando que qualquer defeito que

ocorra nesses materiais põe em risco a vida das pessoas que os recebem.

-Exigências Químicas: Os biomateriais devem ser aprovados para serem

usados em qualquer aplicação médica. Diante disto todas substâncias

presentes no biomaterial deve permanecer inócuos durante toda a vida, ou

seja, devem ser inofensivos por toda vida, já que poderão ficar dentro do

organismo por um longo período de tempo.

6

Aplicação na medicina e odontologia

A utilização de materiais sintéticos, para a substituição ou aumento dos tecidos

biológicos, sempre foi uma grande preocupação nas áreas médica e

odontológica. Para este fim, são confeccionados diversos dispositivos a partir

de metais, cerâmicas, polímeros e mais recentemente compósitos. São

materiais dos quais se utilizam novas propriedades obtidas mediante diferentes

composições químicas ou processos de fabricação.

A ciência dos materiais dentários tem a necessidade de conhecer certas

considerações biológicas que estão associadas com a seleção e uso dos

materiais a serem empregados na cavidade bucal, pois estes materiais devem

permanecer em contato com diferentes tecidos durante certo período de

tempo. Estes materiais, utilizados como biomateriais, devem apresentar certos

requisitos essenciais como: biocompatibilidade, biofuncionalidade, bioadesão,

propriedades mecânicas semelhantes às do osso, tais como: módulo de

elasticidade, resistência à tração e à fadiga, processabilidade, resistência à

corrosão e preços condizentes com a realidade brasileira.

A tabela 01 apresenta alguns exemplos de aplicações dos biomateriais e suas

propriedades:

Material: Aplicações: Propriedades:

Metais Placas, miniplacas e

parafusos.

Boa resistência mecânica e uma grande

capacidade de deformação

Cerâmicos Ossos, dentes, prótese

da bacia

Boa biocompatibilidade, resistência à

corrosão, baixa resistência mecânica.

Poliméricos Artérias, veias,

tendões artificiais,

nariz, orelha.

Apresenta baixa densidade, pequena

resistência à temperatura, baixa

condutividade elétrica e térmica e grande

ductibilidade

Compósitos Válvula cardíaca

artificial, junta do

joelho.

Boa biocompatibilidade e resistência.

7

Tabela 01: Aplicações e propriedades dos materiais.

Panorama do mercado brasileiro

No que diz respeito à atividade econômica do Brasil e a importância do

segmento, têm-se como exemplos as exportações e importações dos quatro

principais grupos de biomateriais (cimentos para uso dentário ou ósseo, juntas

artificiais, dentes artificiais e órgãos artificiais), situadas em torno de US$ 4,5

bilhões com taxa de crescimento anual superior a 10%, entre 1999-2003,

indicando a existência de um mercado em forte expansão (Fonte: Brasil Trade

Net).

Os biomateriais para odontologia também é uma área importante ainda não

coberta pelo SUS (Sistema Único de Saúde). Este mercado é marcado pela

forte presença de produtos importados e a participação da indústria está restrita

a um pequeno número de fabricantes. Todavia, no Brasil o interesse do Poder

Público no desenvolvimento do setor é identificado em ações consolidadas pelo

Governo Federal com vistas à capacitação e alcance da autonomia tecnológica

e desenvolvimento industrial do país. Exemplo deste cenário é a Lei de

Inovação (Lei no. 10.973, de 2 de dezembro de 2004) que dispõe sobre

incentivos à inovação e à pesquisa científica e tecnológica no ambiente

produtivo. Ações de cooperação técnica do Ministério da Saúde com o

Ministério da Ciência e Tecnologia, por meio do CNPq, da Finep e das FAP's

Estaduais têm contribuído para o aumento do fomento à pesquisa e

desenvolvimento científico e tecnológico.

Segundo informações divulgadas pelo Fórum de Competitividade de

Biotecnologia (2006), a indústria nacional conta hoje com suporte

técnicocientífico oferecido pelas diversas instituições de ensino superior,

instituições estatais e institutos de pesquisa, atuantes na geração de

tecnologias, bens e serviços biotecnológicos, com aplicações, notadamente nas

áreas de saúde, agropecuária e meio ambiente. Investimentos intensivos e

consistentes de recursos públicos foram realizados para a formação de uma

sólida base de recursos humanos no país, estimando-se ha existência de mais

de 1.700 grupos de pesquisa que desenvolvendo alguma atividade com

interação ou potencial para interagir com empresas. Doravante as várias

8

iniciativas e grupos de pesquisa atuantes no Brasil, o estágio atual das

pesquisas indica que a competitividade poderá ser mantida, se houver

investimentos suficiente e incentivo à inovação e à transferência tecnológica.

Os desafios são grandes e as perspectivas promissoras para todos os

interessados: indústrias, sistema público de saúde, pesquisadores e

principalmente para milhões de pessoas em todo mundo que dependem da

tecnologia médica como instrumento para melhoria da qualidade de vida.

Inovação na área civil

9

Um novo e revolucionário método de reparação do concreto, destinado à

engenharia civil, foi descoberto por um grupo de estudantes da Universidade de

Newcastle, Inglaterra.

O grupo desenvolveu uma bactéria que reenche rachaduras em estruturas de

concreto de forma mais eficiente que as atualmente utilizadas, pois, agindo de

dentro para fora, preenche todos os espaços vazios da fissura, além de suas

vantagens ao meio ambiente.

A bactéria, apelidada de “BacillaFilla”, é proveniente de outra bactéria

facilmente encontrada no solo e é utilizada para validar a ação em estufas de

esterilização para gás óxido de etileno. Ao ser lançada na fissura, ela desloca-

se até o fundo, sendo esse percebido por conta da aglomeração das células,

uma vez que não conseguem mais se mover. O processo de preenchimento

começa com uma subdivisão desses organismos em três tarefas. Uma parte

desses criará cristais de carbonato de cálcio, e as outras duas produzirão

células filamentosas e uma cola bacteriana, que ao se combinarem formarão

uma pasta que se coagulará até preencher todo o vão.

O grupo formado por nove alunos concorreu com outras 130 equipes e

acabaram ganhando o ouro da competição. E é sem dúvida um grande avanço

na área da construção civil, pois o projeto procura prolongar a vida útil das

estruturas de concreto, visando diminuir os impactos gerados por sua

produção, uma vez que 5% de toda a emissão de dióxido de carbono na

atmosfera provêm de tal ação. Além disso, a bactéria só entra em ação a partir

do momento que entra em contato com o concreto, logo que ela é ativada a

partir do contato com o pH bem específico do material, não tendo perigo de

causar um impacto acidental no meio ambiente. Quando em locais com pH

diferenciado, as bactérias não sobrevivem.

Conclusão

10

A partir desse trabalho, concluímos que a pesquisa e o desenvolvimento de

novos materiais, como os biomateriais e outros, são de extrema importância

para as áreas de medicina e odontologia, pois a aplicação desses biomateirais

facilita e oportuna as pessoas que apresentam alguma necessidade física,

apresentando soluções de próteses que se adaptam e compatibilizam com o

seu corpo.

Encontramos também, pesquisa voltada para a área da construção civil,

visando à preocupação com o futuro do meio ambiente, em reduzir acidentes e

em diminuir os custos com reformas.

Bibliografia

Biomateriais: Fundamentos e Aplicações / Rodrigo Lambert Oréfice, Marivalda

de Magalhães Pereira, Herman Sander Mansur – Departamento de Engenharia

11

Metalúrgica e de Materiais – UFMG, MG. – [1. ed., 1. reimp.]. – Rio de Janeiro:

Cultura Médica: Guanabara Koogan, 2012.

http://hypescience.com – Acesso em 22 de outubro de 2013.

http://engdofuturo.com.br – Acesso em 22 de outubro de 2013.

http://biomatufrjmacae.blogspot.com.br – Acesso em 15 de outubro de 2013.

12

comentários (0)
Até o momento nenhum comentário
Seja o primeiro a comentar!
Esta é apenas uma pré-visualização
3 shown on 12 pages
baixar o documento