Jacinto Monteiro Clínica Universitária de Ortopedia Faculdade de Medicina de Lisboa / Hospital de Santa Maria Classes de biomateriais

Implantes ortopédicos Ligas metálicas 85% dos materias de osteossíntese são ligas de aço inoxidável ( 316 L )85% dos materias de osteossíntese são ligas de aço inoxidável ( 316 L ) ligas de titânioligas de titânio ligas de crómio / cobaltoligas de crómio / cobaltoPolímeros biodegradáveisbiodegradáveis polietilenopolietilenoCerâmicosCompósitos

Implantes ortopédicos Ligas metálicas Aço inoxidável AISI 316 L O aço mais utilizado é o austenítico nomeadamente em material de osteossíntese, quer no estado recozido quer temperado dependendo das características macânicas pretendidas. As vantagens deste aço comparativamente às outras ligas utilizadas como as de titânio são o preço mais baixo e a facilidade de aquisição com garantia de qualidade. As desvantagens estão relacionadas com a susceptilidade à corrosão e um menor desempenho mecânico quando sujeitas a forças de tensão cíclicas. As novas tecnologias de tratamento de superfícies vieram beneficiar sobremaneira estes materiais melhorando significativamente as suas performances.

Implantes ortopédicos Ligas metálicas Ligas de Cr-Co-Mo As ligas de crómio, cobalto e molibdénio também conhecida comercialmente como Vitallium começaram a ser muito utilizadas a partir dos anos 50 do sec. XX sobretudo na fabricação de hastes de próteses da anca. Embora bastante resistentes à corrosão têem cerca de 1/3 de resistência à fractura comparativamente às ligas de titânio e uma tendência acrescida de libertação de partículas para o organismo. A sua aplicação no fabrico de implantes tem vindo a diminuir.

Implantes ortopédicos Ligas metálicas Ligas de Titânio As ligas de titânio têem elevada resistência mecânica,melhor rsistência à corrosão que o aço inoxidável, muito bom nível de tolerância e um módulo de elasticidade muito próximo da osso cortical. São igualmente mais biocompatíveis. As próteses de titânio são manufacturadas por fundição com forjamento a cerca de 1100º com vista à obtensão de uma estrutura cristalina fina. A desvantagem é sobretudo o custo elevado.

Implantes ortopédicos Temporários ajudar a recuperar a função lesadaajudar a recuperar a função lesada a acção cessa quando o objectivo é atingidoa acção cessa quando o objectivo é atingido permanência “curta” no hospedeiropermanência “curta” no hospedeiro

Propriedades mecânicas das ligas metálicas

Implantes ortopédicos Polímeros polietilenopolietileno Os polímeros têem o maior rácio de vendas no agrupamento de biomateriais com aplicações biomédicas Processamento: mecânico; reológico; espectrometria mecânica

Implantes ortopédicos Polímeros BiodegradáveisBiodegradáveis Os implantes biodegradáveis são erodidos pelo organismo durante um periodo de tempo controlado e os seus produtos de degradação não são tóxicos. Estes biomateriais são utilizados em dispositivos com função temporária tendo como objectivo a dispensa de uma segunda intervenção para remoção do material aplicado. Entre os mais frquentes destacam-se o ácido poliláctico ( PLA ) e o ácido poliglicólico ( PGA ) e ainda copolímeros que apresentam uma grande variabilidade química com vista à obtensão de diferentes propriedades mecânicas e de compatibilidade.

Implantes ortopédicos Cerâmicos - materiais com aplicação sobretudo a nível de próteses da anca ( cabeças do fémur ) e em estomatologia, com pouca resistência mecânica à flexão e risco de fractura acrescido. É reconhecidamente, o biomaterial mais biocompatível. O seu custo é muito elevado. A alumina e o zircónio são os mais aplicados. A alumina e o zircónio são os mais aplicados. Compósitos - há uma aplicação crescente em dispositivos de fixação e em próteses articulares deste tipo de biomateriais, obtidos com diversa combinações de metais, polímeros e cerâmicos com o objectivo de compatibilizar propriedades mecânicas e biológicas.

Implantes ortopédicos Permanentes substituir uma função articular alterada ou ausentesubstituir uma função articular alterada ou ausente duração o mais possível aproximada do tempo de vida previsível do portadorduração o mais possível aproximada do tempo de vida previsível do portador

Biomateriais / Implantes ortopédicos Biocompatibilidade ( conceito amplo que traduz um conjunto de fenómenos relacionados com o envolvimento biológico a que o material fica sujeito no organismo humano ) Biofuncionalidade ( capacidade que o material tem de substituir a função atingida )

Novas Interfaces

Novos Implantes

Ortóteses

As ortóteses são manufacturadas com polímeros e metais fundamentalmente. Os metais mais utilizados na sua fabricação são as ligas de aço e de alumínio. O aço tem baixo custo e é resistente à fadiga e à usura.A sua maior desvantagem é o peso. O alumínio é menos resistente que o aço mas tem baixo peso. Daí a sua utilização nas ortóteses do membro superior sobretudo

Os polímeros desempenham um papel importante no fabrico de ortóteses sobretudo os termoplásticos. Além de serem utilizados para desenho e moldes de ortóteses, estes materiais trabalhados a temperaturas inferiores a 80º C são moldáveis directamente sobre o corpo humano. Polietileno e polipropileno são os compostos poliméricos mais utilizados como materiais termoplásticos de alta temperatura. O polietileno de alta densidade é sobretudo utilizado nas ortóteses da coluna vertebral.

Contudo, o plástico mais frequentemente utilizado actualmente para desenho e fabrico de ortóteses é um copolímero do poli- etileno e do polipropileno constítuido por 5% a 25% de polietileno e o restante de polipropileno tendo uma maior resistência à fadiga que qualquer um dos outros isoladamente

Polipropileno Polipropileno:  iso-PP Tm = 438ºK (165ºC) Tg = 283ºK (10ºC)  sindio-PP Tm = 398ºK (125ºC) Tg = 268ºK (-5ºC)  PP-atático amorfo Tg = 253ºK (-20ºC) isotático sindiotáticoatático