Processamento de Produtos à Base de Titânio por Tecnologia de Pós

Apresentação em tema: "Processamento de Produtos à Base de Titânio por Tecnologia de Pós"— Transcrição da apresentação:

1 Processamento de Produtos à Base de Titânio por Tecnologia de Pós
Marize Varella de Oliveira

2 ATUAÇÃO NA ÁREA DE SAÚDE - INT
DPCM – Divisão de Processamento e Caracterização de Materiais LATEP – Laboratório de Tecnologia de Pós LAMAP – Laboratório de Materiais Poliméricos DEMP – Divisão de Ensaios de Materiais e Produtos LAMED – Laboratório de Metalografia e Dureza LAAMH – Lab. de Avaliação de Artigos Médicos-Hospitalares DQAN – Divisão de Química Analítica LAQAM – Laboratório de Química Analítica e Metrologia DCOR/LACOR – Divisão de Corrosão e Degradação LACOR – Laboratório de Corrosão DVDI – Divisão de Desenho Industrial LABER – Laboratório de Ergonomia LAMOT – Laboratório de Modelos Tridimensionais ATUAÇÃO NA ÁREA DE SAÚDE - INT

3 DPCM – Divisão de Processamento e Caracterização de Materiais
LATEP – Laboratório de Tecnologia de Pós Pessoal em Projetos de Biomateriais ♦ 3 Pesquisadores/Drs 2 servidores e 1 bolsista DTI/CNPq ♦ 2 técnicos de nível médio ♦ 2 alunas de graduação bolsistas ITI/CNPq ♦ 2 alunas de mestrado (até fevereiro de 2009) bolsistas CNPQ-UFRJ/PEMM ♦ 1 aluno de doutorado (até 2010) bolsista Capes-UFSC/Eng. Mecânica

4 DPCM – Divisão de Processamento e Caracterização de Materiais
Equipamentos - Processamento Moinhos: orbital; de bola; Atritor Misturadores: planetário; tipo V; convectivo Matrizes de compactação: corpos de prova para ensaios a flexão, tração... Injetora de suspensões cerâmicos-poliméricas; Extrusora Prensa uniaxial a quente "HOT-PRESS” (10.000Kgf, 2300ºC) Prensa isostática a frio até 400 MPa; Prensa hidráulica - carga até Kgf Forno Pressurizado a gás – GPS até 10MPa e 2500ºC Fornos: com e sem atmosfera controlada (1600ºC/3; 1200ºC/2), alto vácuo (1600ºC/1) Autoclave; Câmara climatizada; Banho termostatizado Equipamentos - Caracterização de pós e produtos Porosímetro de mercúrio até Psi; Medidor de área superficial pelo método BET Analisador de partículas à laser Picnometro de hélio – densidade real Difratômetro de raios-x; XPS – Espectroscopia de fotoeletrons-x, MEV Durômetro: escalas Vicker, Rockwell e Brinell TGA/DTA/DSC (até 1550ºC); Potencial Zeta Máquina de corte p/ amostras cerâmicas/metálicas; Retífica DPCM – Divisão de Processamento e Caracterização de Materiais LATEP – Laboratório de Tecnologia de Pós

5 Misturador com 2 movimentos Moinho de bolas “Attritor” (alta energia)
Compactação Uniaxial e Isostática a frio Forno a vácuo Forno HOT-PRESS Forno Gas Press.Sint. Porosímetro de mercúrio Analisador de partículas BET UltraPicnometro

6 EQUIPE MULTIDISCIPLINAR
BIOMÉDICA Histologia Biologia celular Testes “in vitro” Banco de células Odontologia BIOMATERIAIS SÍNTESE, PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO química, física, superfície, propriedades mecânicas... UFRJ-PEMM-EQ, CTA, CBPF, CDTN, UEL-DF , UFSC-EM HOSPITAIS e BIOTÉRIOS Testes “in vivo” Biocompatibilidade Estudos Pré-clínicos e Clínicos UNESP-FOSJC, UFRJ-ICB USP-FORP, INTO

7  Universidade Federal do Rio de Janeiro/UFRJ-PEMM – Prog. Eng
 Universidade Federal do Rio de Janeiro/UFRJ-PEMM – Prog. Eng. Metalúrgica e de Materials  Universidade Federal do Rio de Janeiro/UFRJ/Instituto de Ciências Biomédicas-Dep. Histologia e Embriologia  Centro Técnico Aeroespacial/CTA/Divisão de Materiais  Universidade Estadual de Londrina/UEL - Dept. de Física  Centro de desenvolvimento de Tecnologia Nuclear/CDTN - CNEN  Universidade de São Paulo/USP/Fac. Odontologia Ribeirão Preto  Universidade Estadual de São Paulo/UNESP/Fac. de Odontologia de São José dos Campos  Instituto Nacional de Traumato-Ortopedia/INTO  Rede Ibero-Americana de Biofabricação/CYTED grupos de pesquisa - 7 países PARCERIAS

8 Objetivo Desenvolvimento de novos materiais e processos para a área biomédica, com ênfase na inovação tecnológica e na transferência de tecnologia para o setor produtivo e hospitalar. Biomateriais: cerâmicos, metálicos, poliméricos, compósitos; Sistemas para liberação controlada de fármacos; Substratos inteligentes para aplicações na engenharia de tecidos LABIOMAT/MCT – Laboratório Interinstitucional de Biomateriais do Ministério de Ciência e Tecnologia

9 ENGENHARIA TECIDUAL Matrizes (“Scaffolds”) para Engenharia Tecidual
Criação de um novo tecido para Reconstrução Terapêutica do corpo humano por meio da combinação de células, sistemas moleculares e substratos à base de Biomateriais Matrizes (“Scaffolds”) para Engenharia Tecidual Substratos à base de Biomateriais com habilidade para comportar atividades celulares, fármacos, genes... Utilização em Regeneração Tecidual sem provocar efeitos indesejáveis locais ou sistêmicos após a da implantação Scaffold de nanotubos de C Scaffold de TiO2 Scaffold de colágeno Scaffold de biocerâmica Scaffold de biovidro

10 BIOMATERIAIS - SUPERFÍCIE Implante ou Enxerto inserido no corpo humano
A Composição Química e a Topografia Superficial (tamanho, forma e textura) influenciam fortemente as reações celulares BIOMATERIAIS - SUPERFÍCIE Células do tecido adjacente migram para a área ao redor do implante e interagem com o Biofilme e o Biomaterial Implante ou Enxerto inserido no corpo humano Formação de um Biofilme (água, proteínas, biomoléculas...) do liquido fisiológico

11 PROJETO ♦ Deposição de Revestimento Biocerâmico em Titânio Poroso para Uso em Implantes Cirúrgicos (até 2009) Recursos: CNPq e FAPERJ; coordenação: INT/LATEP Substrato de Ti-6Al-7Nb/MP (CTA) e revestimento de Ti poroso Scaffold de Ti micro e macro- poroso com 59% de poros 5 mm Pó de Ti puro fabricado no CTA

12 Titânio Poroso Bioativo
Revestimentos de Fosfato de Cálcio/CaP por processo Biomimético Ti poroso após 7 dias de imersão em FCS HAP carbonatada Ti poroso antes da imersão em FCS HAP Ti resina Osso neoformado na interface osso/implante - testes “in vivo” em tíbia de coelho (UNESP/FOSJC) osso Implante- Ti Implantes de Ti poroso para ensaios “in vivo”

13 Aplicações revestimento
Implante dentário de liga de Ti com superfície porosa (Endopore-Innova Coorp.) Aplicações Implante femoral com revestimento parcial (Tecomet Coorp.) revestimento Implante para a coluna vertebral de liga Nitinol/Ti-Ni (Actipore Biorthex) Lesões traumáticas ou patológicas nos discos invertebrais Componente acetabular de implante femoral com revestimento poroso (Zimmer)

14 PROJETO ♦ Nanoporosidade Superficial em Implantes de Titânio para Otimização da Biocompatibilidade a 2011 Parcerias: INT/LATEP, UFRJ/PEMM, Universidade de São Paulo-USP/FOSJC, Fac. de Medicina Odontológica da Universidade de Montreal, Instituto Nacional de Pesquisa Científica do Canadá (NRC) Objetivo - Modificação da nano-estrutura ou nano-topografia superficial de Ti poroso para melhorar a sua osseointegração e fixação. Nanoscale Oxidative Patterning of Metallic Surfaces to Modulate Cell Activity and Fate NanoLetters, Fevereiro, 2009 A manifestação de genes necessários à adesão e ao crescimento celular aumentou em contato com as superfícies nanoporosas escala/barra-100 nm.

15 PROJETO Micro Macro Nano Atômica ♦ Desenvolvimento de Biocerâmicas Nanoestruturadas, para Uso Clínico como Material para Regeneração Óssea (até 2009) Recursos: FINEP; Coordenação: CBPF/Labiomat Hidroxiapatita nano-partículas; grânulos; esferas; substratos densos e porosos Atuação do INT Caracterização– microestrutura, tamanho de grão, dureza, resistência mecânica Desaglomeração da Nano-Hidroxiapatita

16 PROJETO Alta taxa de deposição
N Substrate holder Gun #1 Gun #2 E H S Bombardeamento de íons por um plasma de argônio e deposição de cerâmicas em substrato metálico Alta taxa de deposição Excelente adesão Revestimento com alta pureza. Estequiometria controlada Produção de Filmes Finos de Bioceramicas por Magnetron Sputtering PROJETO

17 PROJETO ♦ INCT - Instituto de Biofabricação
Recursos FAPESP e CNPq (até 2011) Participação do INT: 3 laboratórios LATEP, LAMAP, LAMOT Atuação: 1. Desenvolvimento de implantes densos e porosos (scaffolds) “near net shape” à base de Titânio e Bioceramicas por meio de técnicas de prototipagem rápida e metalurgia do pó 2. Modificação da superfície dos biomateriais com o objetivo de melhorar a sua biocompatibilidade dos produtos: revestimento biomimético, revestimento por implantação iônica, tratamentos químicos, nanoporosidade... 3. Caracterização de propriedades físicas, químicas, mecânicas, microestruturais e superficiais dos produtos Osso de um maxilar, construído por prototipagem rápida com pós de Titânio (Fraunhofer/IFAM)