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

Bibliografia recomendada CALLISTER, W. D., Materials science and engineering - an introduction, John Wiley, 4ª Ed, 1994. VAN VLACK, L. H., Princípios de ciência e tecnologia dos materiais, Campus, 5ª Ed, 1983. VAN NOORT, R., Introdução aos materiais dentários, 2ª. Ed., 2004. ELIAS, C. N. e LOPES, H. P., Materiais dentários: ensaios mecânicos, 1ª Ed., 2007. BUDDY, D. R., Biomaterials science.... JOON, B. P., Biomaterials: principles and applications, 1985.

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 Não é necessariamente um dispositivo médico

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.

Biomaterial

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

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. São especificamente desenhados em função da aplicação. 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 esterilidade do biomaterial é uma propriedade extremamente importante na área dos biomateriais

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

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

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

Curva Tensão-Deformação (cont.) 500 0.004 0.005 0.008 0.010 0.002 Limite de escoamento Elástica Tensão,  (MPa) Plástica 250 fratura  0.04 0.05 0.08 0.10 0.02 Deformação, Є (mm/mm) Deformação, Є (mm/mm) 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.

Propriedades Mecânicas dos Metais Região elástica (deformação reversível) Região plástica (deformação quase toda irreversível) 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 resistência (tensile strength) => tensão máxima na curva  de engenharia.

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

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

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

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

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

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

Fim Ate a próxima aula