Biomateriais Biomateriais: conceito novo, porém:

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1 Biomateriais Biomateriais: conceito novo, porém:
Civilizações antigas > 2500 anos: Egipcios, romanos, chineses, astecas usaram ouro, madeira e marfim nos dentes olhos de vidro, dentes de madeira - usados muito tempo secXX - início do sec. XX – incorporação de materiais em tecidos - desenvolvimento de novos materiais 1ª Guerra Mundial – placas cranofaciais - borracha natural – enxertos/artificial plásticos PMMA - introduzido nos dentes em 1937 próteses cardiovasculares (artérias) Dracalon – 1937 PMMA e aço susbstituição de ancas

2 Biomateriais 2ª Guerra Mundial – PMMA (Craniofacial)
- Silicones – Japão PTFE – (Teflon) 1969 Poliuretanos – usado em catéteres e corações artificiais Simpósios e Sociedade de Biomaterais - aplicações em medicina - crescimento de células - cultura Utilizações - recipientes para manuseamento de proteínas - aquacultura de ostras - biochips Interacção entre sistemas biológicos e materiais sintécticos (ou mat. modificados)

3 Biomateriais metais Biomateriais polímeros cerâmicos e vidros
Biomateriais envolvem uma série de aspectos- Ex: sistema de hemodiálise: materiais das membranas, biocompatibilidade, transporte de massa nas membranas, sistemas de fluxo, electrónica Biomaterial = material usado num dispositivo médico para interactuar com sistemas biológicos Biocompatibilidade= capacidade de um biomaterial responder a uma solicitação específica metais Biomateriais polímeros cerâmicos e vidros compósitos

4 Biomateriais EUA 11 milhões de pessoas têm um implante
3.6 milhões de cirurgias ortopédicas/ano 4 em 10 cirurgias envolve dispositivos metálicos fixação de fracturas; anca; joelhos; metais também usados em cirurgias orais/maxilofaciais; cardiovascular

5 Biomateriais Aplicação Tipos de Materiais Sistema esquelético
articulações (anca, joelho) reparação de defeitos ósseos ligamentos e tendões artificiais Implantes dentários Titânio e ligas, aço inox, polietileno PMMA, hidroxiapatite Teflon, dracon Titânio, alumina, fosfato de cálcio Sistema cardiovascular enxertos vasculares válvulas cardíacas Teflon, dracon, poliuretano Aço inox, carbono Orgãos pele artificial rim artificial (equi. hemodiálise) Poliuretano, colagéneo Celulose, poliacrilonitrilo Sistema sensitivo implantes cocleares lentes de contacto e intra-oculares Electrodos de platina, biovidro Hidrogéis, silicone, PMMA

6 Exemplos de aplicação de biomateriais:
1) substituição de válvulas cardíacas carbono, metais, elastómeros, tecidos, válvulas naturais 45000 válvulas EUA/ano problemas: degeneração tecidos degradação mecânica infecção pós-operatória 2) próteses para ancas anca- sujeita a esforços mecânicos cíclicos- remáutico desgaste perda de mobilidade titânio, cerâmicos, compósitos, PE 90000 implantes EUA/ano

7 3) implantes dentários titânio EUA/ano formam a raiz artificial (entra na gengiva) - coroa fica fixa boa aderência - evitar bactérias desgaste, erosão propriedades mecânicas 4) lentes intraoculares PMMA ou elastómeros de silicone substituem lente natural com cataratas 1.4 milhões EUA/ano

8 Características das ciências dos biomateriais
Interdisciplinidade - áreas envolvidas Materiais muito diversos Desenvolvimentode produtos - identificação de produto (solicitação), desenvolvimento, manufactura, implatação no doente (remoção) Domínio vasto: lente de contacto -100 dólares (20 milhões/ano -mundial próteses anca dólares (50000/ano-mundial) Ainda relacionados com biomateriais: toxicidade - não pde ser tóxico (excepto casos em que se libertam medicamentos para destruir células cancerígenas; não deve haver substâncias libertadas pelos materiais- excepto deliberado biocompatibilidade - conceito difícil de definir: Ex: doente com válvula cardíaca- vivo prótese biocompatível curável- não pode provocar reacções inflamatórias locais de colocação dos implantes- catéter é colocado numa veia; anca - osso cada dispositivo tem requesitos - geometria, tamanho, propriedades, dependem do local

9 propriedades mecânicas e funcionais - A) performance: -prótese na anca- forte e rígida
- prótese no tendão- forte e flexível B) Durabilidade- catéter dura 3 dias; anca 10 anos ética Ex: Como deve ser conduzida a investigação para haver risco mínimo para o doente? Regulamentação - normas ASTM, ISO Propriedades: - necessárias conhecer antes da aplicação - que se alteram in vivo

10 Metálicos - compostos por um ou mais elementos metálicos (Fe, Cu, Al, Ni, Ti) e podem conter alguns não metais (C,N,O) Propriedades: -estrutura cristalina- arranjo periódico de átomos -conduti. térmica e eléctrica elevada -resistência mecânica elevada

11 Poliméricos- materiais orgânicos com longas cadeias moleculares
Poliméricos- materiais orgânicos com longas cadeias moleculares. Não cristalinos ou mistura de cristalinos com não cristalinos Propriedades: - conduti. térmica e eléctrica baixa - resist. mecânica baixa ou média - forma final - transparentes (alguns) - baixa densidade Ex: PVC, Polietileno

12 Compósitos- mistura de dois ou mais materiais
Cerâmicos- consistem em elementos metálicos e não metálicos ligados quimicamente Propriedades: - dureza elevada - frágeis - resistência alta temperatura - baixa condutividade térmica e eléctrica INDÚSTRIA ELECTRÓNICA - bases circuitos integrados Argilas, vidros, Al2O3, Nitreto Sílicio Compósitos- mistura de dois ou mais materiais CONJUGAÇÃO DE PROPRIEDADES -FIBROSOS- fibras numa matriz- Ex: resina epoxídica reforçada com fibra de vidro - PARTÍCULAS NUMA MATRIZ