AVC. Engenharia de Materias

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Aplicação de materiais metálicos como 
biomateriais. 
É possível balizar o estudo de biomateriais através de uma definição bastante geral porém 
coerente de Park e Lakes, um biomaterial pode ser definido como qualquer material usado na 
fabricação de dispositivos para substituir uma parte ou função do corpo de forma segura, 
confiável, econômica e fisiologicamente aceitável. 
Para desempenhar de maneira satisfatória a função de substituir, aumentar ou suportar uma 
estrutura o implante deve mimetizar ou compatibilizar com as características do tecido. A 
literatura reporta e existência de diferentes tipos de enxertos ósseos utilizados em implantes: 
autólogos (provém do mesmo indivíduo); homólogo (de um indivíduo de mesma espécie do 
receptor) e heterólogo (quando a espécie do doador e do receptor não coincidem). 
Enxertos autólogos apresentam certos inconvenientes como: intervenção em uma área sadia 
do organismo do paciente; morbidade da área doadora; maior período de convalescença; 
susceptibilidade a infecções; e reabsorção progressiva e constante. Desta forma, implantes em 
biomateriais sintéticos como cerâmicas e polímeros veem sendo amplamente desenvolvidos e 
aplicados. Segundo pesquisas, a demanda de biomateriais cresce de 5 a 15% a cada ano. 
Classificação dos biomateriais. 
Os biomateriais podem ser classificados em quatro classes de acordo com a compatibilidade 
que apresentam com os tecidos adjacentes: 
Biotolerante: Implantes separados do osso adjacente por uma camada de tecido mole ao 
longo da interface. Não há contato na osteogênese. A camada é induzida pela liberação por 
parte do implante de monômeros, íons e/ou produtos de corrosão. Praticamente todos os 
polímeros sintéticos e a grande maioria dos metais se enquadram nesta categoria. 
 
Bioinerte: Implantes em contato direto com o tecido ósseo, ocorrendo participação na 
osteogênese. No entanto, não ocorre nenhuma reação química entre o tecido e o implante. 
Não há, ao menos em quantidade detectável pelas células, liberação de nenhum componente. 
Exemplos de biomateriais bioinertes são: alumina, zircônia, titânio, tântalo, nióbio e carbono. 
Bioativo: Ocorre interação entre o implante e o tecido ósseo, interferindo diretamente na 
osteogênese. Por similaridade química a parte mineral do tecido ósseo se liga ao implante 
promovendo a osteocondução. Os principais materiais desta classe são: Ca-fosfato, vitro-
cerâmicas e hidroxiapatita. 
Bioreabsorvíveis: Materiais que, após certo período de tempo em contato com os tecidos, 
acabam sendo degradados, solubilizados ou fagocitados pelo organismo. São interessantes 
em aplicações clínicas onde seja desaconselhável a intervenção para retirada do implante. Os 
representantes desta classe são o fosfato tricálcico (TCP) e o PLLA (poli-L-ácido láctico). 
Biomateriais metálicos. 
Algumas vezes elementos metálicos em suas formas de ocorrência naturais e em pequena 
quantidade são tolerados pelo organismo, como é o caso do ferro (Fe) nas células vermelhas 
do sangue, do cobalto (Co) na síntese de vitamina B12 e nas ligações cruzadas da elastina 
presente na artéria aorta. No entanto, em grande quantidade a maioria dos metais não é 
tolerada pelo organismo. 
Alguns metais são usados como substitutos de tecidos duros, como por exemplo em 
substituições totais de quadril e joelho, placas e parafusos para fixação de fraturas, dispositivos 
de fixação de coluna e implantes dentários devido a suas excelentes propriedades mecânicas e 
de resistência à corrosão. Um material metálico utilizado na construção de próteses 
ortopédicas, dispositivos de osteossíntese ou implantes dentários deve possuir as seguintes 
características: 
 Limite de resistência igual ou maior que 800 MPa 
 Resistência à corrosão, geral e localizada. 
 Biocompatibilidade 
Biocompatibilidade não é um efeito ou fenômeno único. Refere-se a uma gama de processos 
envolvendo mecanismos de interação diferentes mas interdependentes entre material e tecido. 
É a habilidade do material em desempenhar uma função específica no organismo sem que 
provoque efeitos tóxicos ou injuriosos aos sistemas biológicos. 
Estas características são tão restritivas que apenas uma pequena parcela das classes de 
materiais metálicos pode ser usada com sucesso. 
A primeira liga metálica desenvolvida especificamente para uso no corpo humano foi o aço 
vanádio, utilizado para fabricação de placas e parafusos para fraturas ósseas]. Dentre os 
biomateriais metálicos, os aços inoxidáveis, as ligas Co-Cr-Mo, Co-Ni-Cr-Mo, titânio puro são 
os mais utilizados. 
 Alguns exemplos são apresentados na Figura 1. 
 
 
Liberação de íons por biomateriais metálicos e a sua 
alteração devido à corrosão. 
Resumo 
Objetivo: todo biomaterial metálico implantado possui alguma interação com os tecidos em 
contato, havendo liberação de íons por dissolução, desgaste ou corrosão. O objetivo deste 
trabalho foi analisar a liberação de íons metálicos por alguns tipos de biomateriais metálicos, 
descrevendo a interação íon/tecido e os possíveis efeitos adversos. Conclusão: os tratamentos 
de jateamento e ataque ácido propiciam aumento na dissolução e liberação de íons metálicos, 
mas o recobrimento destas superfícies com hidroxiapatita e o polimento eletroquímico reduzem 
esta tendência de liberação iônica. Na presença de sintomas de reação adversa ao biomaterial 
deve-se pesquisar sua composição, realizar testes de alergia e optar por materiais não-
metálicos ou que não contenham o elemento agressor. As pesquisas sobre liberação de íons 
devem ser frequentes, devido ao crescente lançamento de novos biomateriais. 
INTRODUÇÃO. 
Biomaterial, é qualquer material sintético que substitui ou restaura a função de tecidos do corpo 
e que mantém contato contínuo ou intermitente com os fluidos. Considerando que haverá 
contato com os fluidos, é essencial que o material apresente biocompatibilidade, não produza 
resposta adversa, não induza efeito sistêmico, não seja tóxico, carcinogênico, antigênico ou 
mutagênico. Porém, a utilização de biomateriais pode causar efeitos colaterais no corpo 
humano, devido à liberação de íons metálicos citotóxicos. Isto tem atraído o interesse de 
muitos pesquisadores, pois os produtos de degradação podem induzir reação de corpo 
estranho ou processo patológico. A liberação de íons metálicos origina-se por dissolução, 
desgaste ou, principalmente, por corrosão da liga. Sendo assim, a resistência à corrosão é 
importante na análise da biocompatibilidade. O objetivo deste trabalho é fazer uma revisão da 
liberação de íons por diversos tipos de biomateriais metálicos, diminuindo sua interação com os 
tecidos e possíveis efeitos colaterais. 
 A maioria dos materiais apresenta algum tipo de interação com o ambiente, o que pode 
comprometer a utilização do material, devido à deterioração de suas propriedades mecânicas, 
físicas ou de sua aparência. Um dos processos de degradação é a corrosão. A corrosão é 
classificada de acordo com a maneira que se manifesta, podendo ser: uniforme, galvânica, em 
frestas, por pites, intergranular, por lixívia seletiva, erosão-corrosão e corrosão sob tensão. 
Interações entre íons liberados e tecidos. 
 Os íons liberados pelo processo de corrosão têm o potencial de interagir com os tecidos, por 
meio de diferentes mecanismos. As reações biológicas acontecem pela interação do íon 
liberado com uma molécula do hospedeiro, sendo a composição da liga de fundamental 
importância. Os efeitos causados no organismo aparecem devido à influência do íon sobre os 
mecanismos de adesão bacteriana, por toxicidade, efeitos subtóxicos ou alergia aos íons 
metálicos liberados. A adesão bacteriana aumenta com o incremento na energia livre dasuperfície e com a rugosidade superficial da liga. Reações tóxicas são aquelas que causam 
danos severos às células e morte celular. A toxicidade das ligas depende da fabricação e pré-
tratamento do material, condição da superfície, composição das fases e técnica de fabricação. 
A alergia pode ser causada como reação adversa a metais como níquel, ouro, paládio, cobalto 
e outros. O níquel merece especial atenção, devido ao fato das ligas que contêm este elemento 
serem largamente usadas (aparelhos ortodônticos e próteses). Porém, nem todos os pacientes 
com teste positivo para níquel irão apresentar reação alérgica. Se os sintomas indicarem 
possibilidade de alergia, testes alérgicos devem ser feitos. Os sintomas clínicos de pacientes 
com efeitos adversos são divididos em queixas subjetivas e sintomas objetivos. Queixas 
subjetivas são: ardência na boca, gosto metálico e sensações elétricas. Sintomas objetivos 
aparecem como inflamação gengival, anomalias na língua, descoloração da gengiva, 
vermelhidão na língua e no palato e lesões brancas. 
 
CONCLUSÕES. 
 A maioria dos biomateriais metálicos libera íons, os quais podem causar efeitos adversos 
locais ou sistêmicos. Os tratamentos de superfície que visam aumentar a área de contato 
osso/implante propiciam aumento da dissolução e liberação de íons metálicos. O recobrimento 
destas superfícies com hidroxiapatita e o polimento eletroquímico reduzem a tendência de 
liberação de íons. Na presença de qualquer sinal ou sintoma de reação a uma liga metálica, 
deve-se pesquisar a composição desta, realizar testes de alergia e optar por materiais não-
metálicos ou que não contenham o elemento agressor. A quantidade de metal usada na 
cavidade bucal é menor que a usada em implantes ortopédicos e induz efeitos menos severos. 
As pesquisas sobre liberação de íons devem ser frequentes, devido ao emprego de novos 
biomateriais metálicos. 
Referências. 
Park, J; Lakes, R. S. “Biomaterials – An Introduction”. Springer. 3ª edição. 2007. 
Bertol, L. S. “Contribuição ao estudo da prototipagem rápida, digitalização tridimensional e 
seleção de materiais no design de implantes personalizados”. Dissertação de Mestrado. 
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre. 2008. 
Pereira, M. M; Buono, V. T. L; Zavaglia, C. A. C. “Materiais metálicos: ciência e aplicação como 
biomateriais. In: Oréfice, R. A; Pereira, M. M; Mansur, H. S. “Biomateriais: fundamentos e 
aplicações”. Rio de Janeiro. Cultura Médica, 2006.