Biomateriais: metálicos, polímeros e compósitos

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Biomateriais
 Acadêmicos: Alexander, Ane Caroline, Igor e Laurilene.
Professor: Amauri Gomes
Disciplina: Materiais de Construções Mecânicas II
Biomateriais são materiais que podem ser implantados para substituir ou reparar tecidos em partes doídas ou danificadas. 
Podem ser de origem natural ou sintetizada em laboratório, não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os tecidos do corpo. 
Sua demanda cresce de 5 a 15% a cada ano.
O uso de biomateriais não é recente, e sua aplicação na correção dos mais diversos tipos de problemas relacionados à saúde humana remonta à antiguidade. 
A prótese mais antiga do mundo datada de 500 anos antes de Cristo, foi descoberta em 2011, na múmia Tabaketenmut. 
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 Características mais importantes
Classificação dos Biomateriais
Biotolerante: Praticamente todos os polímeros sintéticos e a grande maioria dos metais se enquadram nesta categoria.
Bioinerte: alumina, zircônia, titânio, tântalo, nióbio e carbono.
Bioativo: Ca-fosfato, vitro-cerâmicas e hidroxiapatita.
Bioreabsorvíveis: fosfato tricálcico (TCP) e o PLLA (poli-L-ácido láctico).
São moléculas de alta massa molar, formada por monômeros.
POLÍ MEROS
Muitas 		 Partes
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Classificação dos Polímeros
Polímeros de Adição
Polímeros de Condensação
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Degradação dos Polímeros
Polímeros Sintéticos 			Clivagem Hidrolítica 
Polímeros Naturais			 Enzimatica.
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Utilização dos Polímeros Sintéticos
Politereftalato de Etileno( PET): Confecção de suturas e enxertos vasculares.
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Utilização dos Polímeros Sintéticos
Polietileno de alta densidade: Proteses de joelho, quadril e implante faciais
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Utilização dos Polímeros Sintéticos
Polidimetilsiloxano (silicone): cosméticos, cirurgia reconstrutiva, próteses de olhos e ouvidos
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Utilização dos Polímeros Naturais
Colágeno, Elastina, Fibrina e Albumina: Revestimento de queimaduras.
Fibroina da Seda: Para lentes de Contato 
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Vantagens dos Polímeros como Biomateriais
Facilidade na fabricação de formas variadas 
Custo razoável
 Propriedades mecânicas e físicas controláveis;
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COMPÓSITOS
O que são?
Os compósitos são materiais formados pela união de outros materiais, com o objetivo de se obter um produto de maior qualidade. EX.: Fibra orgânica (nylon + poliéster)
Compósitos
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Classificação dos compósitos
Os compósitos são classificados da seguinte maneira:
Material de reforço - Fibras orgânicas, Fibra de vidro, Madeira de serradura, Grafite, etc.
Matriz - Matriz polimérica, Matriz metálica e Matriz cerâmica.
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Como os compósitos são processados?
São usados vários métodos para o processamento dos compósitos, alguns deles são:
Laminação manual;
Enrolamento filamentar contínuo;
Head Liner;
Etc.
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Metais
•Até o século XVIII, os materiais metálicos utilizados em implantes cirúrgicos eram fundamentalmente o ouro e a prata.
•Em 1926, apareceram os primeiros implantes de aço inoxidável.
•Em 1936, sugiram as ligas à base de cromo-cobalto.
• A utilização do titânio e suas ligas tive início a partir da década de sessenta
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Aplicação
•Substituição de ossos
•Reparação de ossos
•Placas metálicas para fraturas, etc.
•Implantes dentários, enchimento e pinos
•Parafusos e grampos
•Partes de outros dispositivos, como: corações artificiais, marca-passos e cateteres.
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 Prótese temporomandibular inferior, em liga de Co e superior em polimero
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Haste intramedular tibial em TI (a); Pré-operatório de fratura distal tibial (b) e Pós-operatório (c).
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Vantagens e desvantagens dos biomateriais metálicos:
 Vantagens: 
· Possuem alta resistência mecânica;
· Resistência ao desgaste;
· Fabricação relativamente fácil;
 Desvantagens: 
· Pode ocorrer a corrosão;
· Acontecem ruídos do metal com o metal;
· Pode ocorrer a liberação de íons, o que causa danos ao organismo se os mesmo forem tóxicos ou houver algum tipo de alergia aos íons metálicos liberados.
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METAIS MAIS UTILIZADOS COMO BIOMATERIAIS
•As ligas de titânio
•Ligas de aço inoxidável
•Ligas a base de cobalto-cromo
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Ligas de Titânio
•Usado durante décadas na fixação de fraturas, reconstrução de articulações e implantes odontológicos.
•Boa resistência a corrosão, biocompatibilidade, bioadesão (indução ao crescimento ósseo), módulo de estasticidade próximo ao do osso humano (10 a 30 Gpa), resistência a fadiga e boa processabilidade
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Ligas de Titânio
•As classes de titânio que inicialmente foram introduzidos como biomateriais foram o ASTM F67 (titânio comercialmente puro nos graus 1, 2, 3 e 4), ASTM F136 (ligaTi-6Al-4V Extra Low Intersticial) e ASTM F1472 (liga Ti-6Al-4V padrão)
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Placas para fixação de fraturas crânio-maxilofaciais. 
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Ligas de aço inoxidável
•São divididos em três grupos: ferríticos, martensiticos e austeniticos ( que é o mais utilizado na produção de biomateriais)
•O aço inoxidável mais utilizado é o aço inox 316L, que é um aço austenítico endurecível por encruamento (baixo teor carbono)
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Ligas de aço inoxidável
•As principais limitações da utilização de implantes de aço inox são corrosão e troca iônica.
•Os aços inoxidáveis sofrem corrosão in vivo e liberam íons do tipo Ni2+, Cr3+ e Cr6+, que podem causar efeitos locais (irritação, inflamação nas áreas adjacentes à interface implante-tecido) e sistêmicos (efeito tóxico sobre o organismo).
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Ligas de cobalto
•ASTM lista quatro ligas de Co que são recomendadas para aplicação em implantes cirúrgicos:
•liga de recobrimento Co-Cr-Mo (F75);
•e as ligas trabalhadas Co-Cr-W-Ni (F90), Co-Ni-Cr-Mo (F562) e Co-Cr-Mo (F1537)
•São altamente resistentes à corrosão em meio fisiológico, neste quesito superam as ligas de aço inoxidável
•Longa vida sem ocorrência de fraturas ou fadiga.
•Visado especialmente para aplicações médicas que visam substituir superfícies articulares
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Obrigada 
pela 
atenção!
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