Biomateriais 1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
INSTITUTO DE PATOLOGIA TROPICAL E SAÚDE PÚBLICA
BIOTECNOLOGIA
BIOMATERIAIS 
Professora:
Msc. Fernanda Figueiredo Mendes
GOIÂNIA 
2012
UFG
BIOMATERIAIS
São dispositivos inseridos no organismo para tratar, melhorar ou 
substituir qualquer tecido, órgão ou função do corpo
Podendo ser de origem natural ou sintética.
Substância ou combinação destas que não sejam fármacos
Pode ser usada por qualquer que seja o período de tempo
Determinado ou não
Finalidade de manter e ou alterar beneficamente a qualidade de 
vida do paciente.
Biomaterial, o que é?
2 a 3 milhões de implantes/ ano EUA
Biomaterial, o que é?
Substância sistemicamente e farmacologicamente inerte
destinados para implantação dentro do sistema vivo
Material sintético, ou de origem natural em contato com o
sangue, tecidos e fluidos biológicos, destinados ao uso:(Bruck,
1980)
Prótese
Diagnóstico e terapêutica sem prejudicar o organismo vivo e seus
componentes
Definições
Qualquer substância (que não droga) ou a combinação de
substâncias, sintéticas ou de origem natural, que podem ser
utilizados por um período de tempo, como um todo ou como
parte de um sistema que trata, aumenta, ou substitui qualquer
tecido, órgão ou função do corpo (Williams, 1987).
Definições
Dispositivo é algo conceitualizado e fabricado para uma função 
particular.
A substância tem propriedades ideais para o correto
funcionamento do dispositivo
A substância não deve degradar o sistema biológico
Ideal
Definições
“Biomateriais” apresentam substâncias das quais 
podem ser fabricados dispositivos que interagem com 
sistemas biológicos
Definições
O estudo de biomateriais é a descrição e predição do 
comportamento de tais substâncias no contexto do 
funcionamento do dispositivo e o ambiente biológico a 
que se insere
Substituição de parte do corpo que perdeu sua função (quadril, fêmur, 
joelho, coração)
Corrigir anormalidades (lesão da medula espinhal)
Assitir a uma função (marca-passo, stent)
Assistir a cura (sutura, liberação controlada de fármacos)
Materiais para engenharia de tecidos
Definições
“Biomateriais” – necessário em vista da inabilidade de tratar 
condições a não ser através de substituição, inserção ou regeneração
Quais áreas de conhecimento devem ser incluídas no estudo 
do biomaterial?
Quem estuda os biomateriais?
Quem?
Engenheiros
Químicos
Físicos
Biólogos
Bioquímicos
Médicos
Cirurgiões
Biotecnólogos
Como?
Investigação
Desenvolvimento
Regulamentação
Comercialização
Onde?
Investigação, Desenvolvimento
e Comercialização:
• Meio acadêmico
• Clinicas e hospitais
• Indústria
Regulamentação (governamental):
• INFARMED (PT)
• EMEA (EU)
• FDA (USA)
• ANVISA (BRA)
•INMETRO 
Primórdios da humanidade.
Avanços científicos
Estudos incansáveis
Engenharia de tecidos
Coisa velha ou coisa nova?
Ouro foi usado como reparo dental por chineses, astecas e 
romanos a até 2000 atrás
Já em 1775, ferro e latão foram usados para reparo de fêmur 
fraturado
O primeiro olho de vidro foi produzido em 1832 pelo vidreiro 
Ludwig Müller-Uri em Lauscha, Alemanha
Indígenas da America central e Africa utilizavam pinças de 
formigas para a sutura de ferimentos
George Washington (1732-1799) tinha dentes de marfim
História dos biomateriais
Histórico
1° geração de biomateriais
Utilização de materiais convencionais sem modificação prévia
Especificações determinadas pelos médicos e cirurgiões, 
tentativa e erro...o sucesso era acidental!
Histórico
1860: Lister desenvolve técnica cirúrgica asséptica
Até 1900: Placas ósseas usadas para fixar fraturas
1930: Introdução do aço inox, ligas de cobalto-crômio
1938: Primeira prótese total de quadril
1940: Polímeros na medicina: reparo ósseo PMMA, celulose para diálise, 
sutura de náilon
1952: Válvula cardíaca mecânica
1953: Enxerto vascular Dacron (fibra polimérica)
1958: Substituição de articulação
1960: Primeira válvula cardíaca comercial
1970: Proteína de revestimento de película fina resistente
1976: FDA emenda governamental testes e produção de biomateriais
1976: Coração artificial (W. kolff, Prof. Emeritus)
Histórico
2° Geração de biomateriais
Modificação/adaptação de materiais convencionais
Desenvolvimento de materiais a partir da colaboração de 
físicos e engenheiros de materiais
Baseados nas experiências resultantes da utilização da 
utilização de materiais da 1ª geração
Histórico
Implantes dentários e ortopédicos baseados em ligas de 
titânio
Ligas de colbato crômio molibdênio para implantes 
ortopédicos
Superfície em polietileno de alto peso molecular para 
substituição total de articulações
Válvulas do coração e marcapassos
Histórico
Harol Ridley em 1949, Hospital St Thomas, Londres
Perpex - Polimetimetacrilato PMMA
Resina acrilica do para-brisa de aviões de caça – II Guerra 
Mundial
Silicone  dobráveis
Histórico
lente monofocal
lentes intraoculares
acomodativasLente PMMA (Rígido)
Lenço de seda – 1° artéria sintética
Vinyon – fibra sintética policloreto de vinila pára-quedas
Dacron – poliéster  barco a velas
Histórico
Arthur Voorhees com um cão em que uma prótese aórtica foi 
implantado (1952)
Protese Vinyon-N criada por A. Voorhees, feitos com a 
máquina de costura de sua esposa Margaret
Sua estrutura é de dacron
São indicados para tratamentos de aorta ascendente, aorta 
descendente e arco aórtico
São disponibilizados em forma de tubos retos de diferentes 
comprimentos e diâmetros
Histórico
3° geração de biomateriais
Utilização dos conhecimentos provenientes de diversas 
áreas da ciência e da engenharia no desenvolvimento de 
novos materiais
Existem poucos exemplos no mercado
Diversas abordagens e diferentes linhas de investigação
Histórico
Regeneração no lugar de substituição: engenharia de tecidos
Materiais híbridos, nanoestruturados, liberação de substancias 
bioativas
Pele artificial – Integra LifeScienses
Células da cartilagem – Genzyme
Histórico
Tipos de biomateriais
Naturais
Sintéticos
Enxertos???
Biomateriais
Enxerto alogênico (allografts)
Enxerto xenogênico (xenografts)
Exerto autólogo (autografts)
Naturais
Polissacarídeos
Biomateriais
Sintéticos
Biomateriais
Materiais Vantagens Desvantagens Exemplos
Polimeros (nylon,
silicone, poliestes,
politetrafuoretileno)
Fácil de fabricar não é forte
Deformação
Degradação
Suturas, vasos
sanguíneos, tecidos
moles, suturas
Metais (Ti, Co-Cr, Au,
Ag, Pt, etc.)
Forte, resistente Pode corroer, denso,
difícil fazer
Próteses, placas
ósseas, parafusos, fios
marcapasso.
Cerâmicos (óxido de
aluminio, fosfato de
calcio, hidroxiapatita,
carbono)
Muito
biocompatível,
inerte
Frágil, não resistente,
difícil fazer
Cabeça femoral,
revestimento de
implante dental
Compósitos Fortes, implantes
feitos sob medida
difícil de fazer Implantes de
articulação, válvulas
cardíacas
Polímeros
Válvulas 
Cateteres
Lentes
Suporte para engenharia de tecidos
Scafolds
Biomateriais
Metais
Pinos intramedulares
Placas ósseas
Parafusos
Implante dental
Dispositivos cardíacos
Biomateriais
Cerâmica
Implantes de quadril e joelho
Coroa dentária
Cobertura de valvas
Biomateriais
Propriedades aplicadas à função
Conceito de biocompatibilidade
Possibilidade de esterelização
Testes
In vitro
In vivo
Regulamentação
Como faço um biomaterial?
Implicações éticas
Mercado
E quanto eu ganho com isso?