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BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICA TQ-064 Universidade Federal do Paraná Setor de Tecnologia Depto de Engenharia Química Prof. Dr. Mário José Dallavalli.

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1 BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICA TQ-064 Universidade Federal do Paraná Setor de Tecnologia Depto de Engenharia Química Prof. Dr. Mário José Dallavalli

2 Bibliografia recomendada –CALLISTER, W. D., Materials science and engineering - an introduction, John Wiley, 4ª Ed, –VAN VLACK, L. H., Princípios de ciência e tecnologia dos materiais, Campus, 5ª Ed, –, Introdução aos materiais dentários, 2ª. Ed., –VAN NOORT, R., Introdução aos materiais dentários, 2ª. Ed., –ELIAS, C. N. e LOPES, H. P., Materiais dentários: ensaios mecânicos, 1ª Ed., –BUDDY, D. R., Biomaterials science.... –JOON, B. P., Biomaterials: principles and applications, –JOON, B. P., Biomaterials: principles and applications, 1985.

3 Biomateriais e Biomecânica Overview O que é um biomaterial? É um material não-vivo usado em um dispositivo médico com intenção de interação com sistemas biológicos É um material não-vivo usado em um dispositivo médico com intenção de interação com sistemas biológicos Não é necessariamente um dispositivo médico Não é necessariamente um dispositivo médico

4 Tipos de Biomateriais – Metais Caracterizados pela ligação metálica. – Polímeros Cadeias longas e moléculas com unidades repetidas. – Cerâmicos Compostos inorgânicos com ligações iônicas e covalentes. – Compósitos e Outros PRF, Vidro (sólidos amorfos) e carbono.

5 Biomaterial

6 Biomaterial Biocompatibilidade X Propriedades Haste e Esfera: Liga Ti = 90% Al = 06% V = 04% Alta resistência mec. Taça Acetabular: P.E. = Ultra-Alto p. m. Coef. Atrito Baixo Fixação: Cimento ósseo acrílico Polimerizado in situ

7 O que é Biocompatibilidade? Biocompatibilidade é a habilidade de um material em ser compatível com a vida, em especial, novos materiais compatíveis com o corpo humano. Biocompatibilidade é a habilidade de um material em ser compatível com a vida, em especial, novos materiais compatíveis com o corpo humano. São especificamente desenhados em função da aplicação. São especificamente desenhados em função da aplicação. Estes materiais têm de obedecer a um vasto número de parâmetros de modo a serem biocompatíveis. Estes materiais têm de obedecer a um vasto número de parâmetros de modo a serem biocompatíveis. A biocompatibilidade é essencial para a implementação in-vivo dos biomateriais, de modo a minimizar quaisquer possíveis reações de rejeição. A biocompatibilidade é essencial para a implementação in-vivo dos biomateriais, de modo a minimizar quaisquer possíveis reações de rejeição. A esterilidade do biomaterial é uma propriedade extremamente importante na área dos biomateriais A esterilidade do biomaterial é uma propriedade extremamente importante na área dos biomateriais

8 Biocompatibilidade X Propriedades Propriedades de Comparação: Módulo de Elasticidade – Limite de Escoamento – Limite de Resistência – Alongamento na Fratura – Resistência de Fadiga – Taxa de Corrosão

9 Assuntos relacionados a Biomateriais Toxicologia Toxicologia Biocompatibilidade Biocompatibilidade Cura Cura Localização anatômica Localização anatômica Requisitos mecânicos e de performance Requisitos mecânicos e de performance Processos industriais de fabricação Processos industriais de fabricação Ética Ética Agências reguladoras – ANVISA, FDA Agências reguladoras – ANVISA, FDA Natureza interdisciplinar Natureza interdisciplinar

10 Propriedades dos Materiais Falha nos materiais Falha nos materiais Fratura Fratura Deformação plástica Deformação plástica Tensões e deformações críticas Tensões e deformações críticas Fadiga, falha sobre condições cíclicas Fadiga, falha sobre condições cíclicas

11 Curva Tensão-Deformação (cont.) Deformação, Є (mm/mm) Tensão, (MPa) Plástica Elástica Deformação, Є (mm/mm) fratura Limite de escoamento Como não existe um limite claro entre as regiões elástica e plástica, define- se o Limite de escoamento, como a tensão que, após liberada, causa uma pequena deformação residual de 0.2%. O Módulo de Young, E, (ou módulo de elasticidade) é dado pela derivada da curva na região linear.

12 Propriedades Mecânicas dos Metais Região elástica (deformação reversível)Região elástica (deformação reversível) Região plástica (deformação quase toda irreversível)Região plástica (deformação quase toda irreversível) Módulo de Young ou módulo de elasticidade => (derivada da curva na região elástica (linear)Módulo de Young ou módulo de elasticidade => (derivada da curva na região elástica (linear) Limite de escoamento (yield strength) => define a transição entre região elástica e plástica => tensão que, liberada, gera uma deformação residual de 0.2%.Limite de escoamento (yield strength) => define a transição entre região elástica e plástica => tensão que, liberada, gera uma deformação residual de 0.2%. Limite de resistência (tensile strength) => tensão máxima na curva de engenharia.Limite de resistência (tensile strength) => tensão máxima na curva de engenharia.

13 Dinâmica Em geral, somente sistemas oscilatórios dinâmicos são críticos para sistemas usinados O modelo massa-mola e geralmente utilizado

14 Dinâmica A freqüência natural eh ponto de máxima oscilação quando a energia e armazenada mais rapidamente do que dissipada

15 Dinâmica O circuito elétrico análogo e um circuito RLC com função de transferência =

16 Dinâmica Q e o fator de qualidade e mede as perdas do sistema

17 Dinâmica Sistemas de Torção tem relações similares Sistemas de Torção tem relações similares Tensões estáticas são multiplicadas por Q na dinâmica Tensões estáticas são multiplicadas por Q na dinâmica Amortecimento gera ruído Amortecimento gera ruído

18 Trabalho para casa 1.Usando suas próprias palavras dê uma definição simples de tensão e deformação. 2.Relacione quatro tipos de biomateriais e os principais usos de cada um deles. 3.Defina Biocompatibilidade e relate duas aplicações nas quais a definição pode variar. 4.Quais são os metais tipicamente usados em aplicações biomédicas, esclareça porque são aplicáveis e quais propriedades os tornam bons biomateriais. 5.Relacione 5 empresas brasileiras que produzem biomateriais, indicando a aplicação. Enviar as respostas para

19 Fim Ate a próxima aula


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