- Novos Materiais - Biomateriais e Compósitos

Prévia do material em texto

01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 1/24
Home Explicações Trab. Estudantes Textos de Apoio Resumos & Sebentas Trabalhos da Net Os nossos amigos Enciclopédia Webmaster.pt
Início » Trab. Estudantes » Química » 12º Ano
Trabalhos de Estudantes
Trabalhos de Química ­ 12º Ano
 
Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
Autores: João Santos, Miguel Rosa.
Escola: [Escola não identificada]
Data de Publicação: 28/06/2011
Resumo  do  Trabalho:  Trabalho  sobre  novos  materiais  ­  biomateriais  e
compósitos  (o  que  são,  tipos,  etc...),  realizado  no  âmbito  da  disciplina  de
Química (12º ano). Ver Trabalho Completo
Comentar este trabalho / Ler outros comentários
Se  tens  trabalhos  com  boas  classificações,  envia­nos,  de  preferência  em
word para notapositiva@sapo.pt pois só assim o nosso site poderá crescer.
 
 
 
Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
Fibra Concreto
Diprotec
Fibras de Aço e polipropileno!
Referência Produtos para
Construção
Anúncios Google   ► Materiais   ► Compósitos   ► Fibra de vidro   ► Tecido fibra
mailto:notapositiva@sapo.pt
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/quimica.htm
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/listatrbestbs.htm
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/quimica12.htm
http://www.notapositiva.com/pt/indexpt.htm
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 2/24
Introdução
O  século  XXI  é  o  século  dos  novos  materiais  em  diversas  frentes  da  ciência:
vidros ultra resistentes, plásticos mais resistente que o aço, ou electrocondutores
como os metais; ferro e cerâmica facilmente moldáveis, cerâmicas condutoras…
Investigadores  vêm  dedicando  esforços  para  encontrar  materiais  com
características adequadas para a restauração e substituição dos tecidos no corpo
humano.
A utilização de materiais sintéticos,  para a  substituição ou aumento dos  tecidos
biológicos,  sempre  foi  uma  grande  preocupação  na  área  da  medicina.  Para
responder  a  essa  necessidade  foram  criados  diversos  dispositivos  de  metais,
cerâmicas, polímeros e mais recentemente compósitos.           
Muitos destes materiais não são “novos” na
verdadeira  ascensão  da  palavra,  as
características  mais  promissoras  destes
podem estar ligadas ao desenvolvimento de
equipamentos  e  de  técnicas  de  análise  e
de  controlo.  O  desempenho  do  biomaterial
sempre foi motivo de interesse por parte de
fabricantes e estudiosos.
Comparados  com os materiais  do  passado,  os  “Novos Materiais”  são mais  leves,
resistentes e moldáveis, sendo assim mais apelativa a sua utilização por parte de
construtores e técnicos das mais variadas áreas.
Este  trabalho  vai  dar  a  conhecer  um  pouco  dos  “Novos  Materiais”,  quer
Biomateriais  que  os Compósitos,  assim  como as  suas  principais  características  e
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 3/24
utilizações.
Biomateriais  
O que são?
Imitar  a matéria  viva e  até  dialogar  com ela… os Biomateriais  são  capazes  de  o
fazer.   
Biomaterial é uma substância ou uma mistura de substâncias, natural ou artificial,
que  vai  actuar  em  sistemas  biológicos,  como  tecidos  e  órgãos.  Os  biomateriais
são  um  campo  de  aplicação  de materiais  poliméricos  e  compósitos  e  podem  ser
definidos  como  todos  os  materiais  destinados  a  possuir  uma  interface  com  os
sistemas  biológicos  para  avaliar,  tratar,  aumentar  ou  substituir  qualquer  tecido,
órgão ou função do corpo.
A maioria  das  pessoas  associa  o  conceito  de  biomateriais  a materiais  de  origem
natural,  ou biopolímeros,  no  entanto  esta  definição  não  é  inteiramente  correcta
uma  vez  que  existem  biomateriais  de  origem  sintética  que  podem  contactar
directamente  com  o  organismo  e  desempenham  diversas  funções  benéficas  na
área da saúde.
Vários tipos de ciências, como a nano­tecnologia, engenharia dos materiais ou a
engenharia  dos  tecidos,  têm  vindo  a  desenvolver  em  conjunto  importantes
avanços  no  ramo  dos  biomateriais.  O  processo  de  fabricação  engloba  várias
etapas importantes, entre elas, a selecção de material, onde podem ser utilizados
metais ou ligas metálicas, materiais cerâmicos, compósitos, tecidos ou malhas de
poliéster e polímeros de natureza variada e a análise de quantidades é outra das
etapas  fundamentais  no  processo  de  fabrico  dos  Biomateriais.  O  estudo  de
possíveis  reacções  no  organismo  é  também  muito  importante  no  seu  fabrico  e
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 4/24
esse estudo requer uma cuidada análise química, fisiológica e mecânica da relação
biomaterial­organismo.  O  papel  das  três  ciências  referidas  anteriormente  nestas
etapas de fabrico tem uma importância crucial.
Para que seja fabricado um Biomaterial onde os resultados sejam os esperados e o
consumidor saia satisfeito é preciso passar por um meticuloso processo durante o
seu  fabrico.  Este  processo  implica  grandes  gastos  económicos  o  que  faz  dos
países  mais  desenvolvidos  os  únicos  capazes  de  investir  e  consequentemente
onde existe uma maior taxa de usufruto.
A  história  dos  biomateriais  pode  ser  dividida  em  três  fases  ou  gerações,  no
entanto esta  divisão  varia  de  investigador  para  investigador  não  se  sabendo  ao
certo qual a mais acertada:
A primeira mostra­se empírica e ancestral, onde a necessidade e não o design,
era responsável pelo uso do biomaterial. Foi a era de ouro, aço, marfim, madeira e
vidro,  entre  outros.  Nesta  geração  eram  utilizados  materiais  maioritariamente
naturais.  Olhos  de  vidro,  dentes  de  ouro,  coroas  dentárias  de  chumbo  entre
outros são aplicações exemplificativas desta geração.
A segunda geração é compreendida, até meados do século XX e  inclui metais e
ligas  de  titânio  para  implantes  dentários,    ortopédicos  de  cobalto­cromo­
molibdénio, os polietilenos de peso molecular e densidade muito altos  (UHMWPE)
para a reposição de articulação, as válvulas cardíacas e os pacemakers.
  Esta  geração  empregou materiais  comuns, mas  com maior  grau  de  engenharia,
aplicando  experiências  da  primeira  geração  e  conectando  conhecimentos  de
medicina, engenharia e ciência dos materiais.
Nesta, considerada, a segunda geração de biomateriais foram utilizados materiais
inertes, quer  isto dizer  que eram materiais  teoricamente  ignorados pelos  tecidos
vizinhos,  sem  provocar  reacções  inflamatórias  ou  infecciosas  no  local  de
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 5/24
implantação.
Recentemente surgiu a designada terceira  geração  e  emergiu  a  partir  de  várias
pesquisas para que os materiais durem muito mais tempo do que os já existentes
e serem mais bem adaptados à vida prolongada no ambiente do corpo humano.
Neste  campo,  são  poucos  os  exemplos  no  mercado,  pois  muitos  estão  em
desenvolvimento. São exemplos desta etapa os implantes para regenerar o tecido
e  não  simplesmente  substituí­lo,  como  a  pele  artificial  (Integra®  Life  Science),
cartilagem para regeneração de articulações (Carticel®, Genzyme Co.), cimentos
ósseos  reabsorvíeis,  componentes  biológicos  geneticamente  modificados  (como
células ou proteínas morfogenéticas ósseas ­ BMP2) associadas com cerâmicas de
fosfato  de  cálcio,  colagénio,  superfícies  de  titânio  com  revestimentos
nanométricos  de  cerâmicas  de  fosfato  de  cálcio  (estruturas  tridimensionais  de
cerâmicasde fosfato de cálcio associadas às células.)
Biocompatibilidade e biodegradabilidade
Biocompatibilidade
Um dos principais problemas dos biomateriais reside no fenómeno de rejeição pelo
sistema imunitário.
A  biocompatibilidade,  ou  seja,  o  desempenho  dos  biomateriais  e  a  resposta  dos
tecidos  vivos  à  presença  de  materiais  estranhos,  é  influenciada  por  diferentes
factores, nomeadamente por características intrínsecas dos materiais utilizados e
por  condições  do  doente  (idade,  sexo,  estado  geral  de  saúde,  estilo  de  vida,
etc.) assim como pela qualidade das intervenções médicas.
Desde  a  antiguidade  que  são  utilizados  materiais  para  substituição  de  tecidos
vivos, como por exemplo, dentes de ouro e globos oculares de vidro. No entanto
foi  apenas  no  século  XX  que  a  utilização  de  implantes  se  generalizou.  As
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 6/24
definições  de  biomaterial  e  biocompatibilidade  foram  pela  primeira  vez
estabelecidas  por  David  Williams  em  1987,  que  definiu  estes  dois  conceitos  da
seguinte  forma:  “O  Biomaterial  é  um  material  viável  usado  em  dispositivos
(médicos),  projectado  para  interagir  com  sistemas  biológicos.”,  a
biocompatibilidade  é,  por  sua  vez  “a  capacidade  de  um material,  numa  situação
específica, desencadear uma resposta adequada no paciente.”
Mas  se  a  biocompatibilidade  era  um  desafio  há  alguns  anos,  actualmente  não
representa qualquer obstáculo. Nos dias de hoje sabemos enxertar agrupamentos
químicos idênticos aos que encontramos nos tecidos vivos, tecidos estes que são
específicos  para  cada  individuo  e  podem  ser  identificados  por  outras  células  do
organismo como fazendo parte do mesmo.
Tal  como  Williams  definiu  nos  anos  80,  ainda  hoje  a  biocompatibilidade  dos
materiais  utilizados  em biomedicina  é  uma  das  características  que  deve  ser  tida
em conta no processo de selecção de materiais.
O desempenho dos biomateriais depende da composição química, da morfologia e
da  macro  e  microporosidade.  As  propriedades  mais  importantes  são  a
cristalinidade  e  as  propriedades  elásticas,  a  hidrofobicidade,  a  resistência  à
corrosão e ao desgaste, a cor, a resistência térmica e as propriedades reológicas,
ou seja a viscosidade.
Biodegradabilidade
Os  materiais  biodegradáveis,  como  os  polímeros,  podem  ser  decompostos
naturalmente  e  seus  produtos  permanecerão  dentro  do  corpo  humano.  Os
materiais  biorreabsorvíveis  são  degradados  após  um  período  de  tempo  e  os
produtos  resultantes  são  atóxicos  para  efeitos  de  eliminação  gradual.  A
degradação química ocorre de duas formas:
. Degradação hidrolítica ­ que ocorre simplesmente pela água;
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 7/24
.  Degradação  enzimática  ­  que  ocorre  principalmente  pela  acção  de  agentes
biológicos, tais com as enzimas.
As  vantagens  do  uso  de  polímeros  biodegradáveis  em  relação  aos  materiais
metálicos  tradicionais  incluem a  redução da  capacidade de  tensão acumulada, o
alívio de dores e a eliminação da necessidade da segunda cirurgia para a remoção
dos implantes metálicos.
Por  exemplo  no  caso  de  existir  uma  deficiência  ao  nível  do  osso,  pode  ser
colocada  uma  prótese  ajustada  ao  defeito  e  com  determinados  valores  de
porosidade da bio estrutura e ajustada ao nível da adesão com as células ósseas,
de modo a  que  a  prótese  sirva  apenas  de  estrutura  ao  crescimento  ósseo  para
que o defeito seja corrigido, ou seja, o osso cresce à medida que a prótese se vai
degenerando. Assim uma cirurgia para a remoção desta estrutura é evitada.
Materiais para Aplicações Biomédicas
UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene)
O polietileno  é  provavelmente  o  polímero mais  utilizado  no  dia­a­
dia.  Este  polímero  pode  ser  encontrado  em  inúmeras  aplicações,
desde embalagens, frascos de shampoo e de iogurtes, assim como
em  coletes  à  prova  de  bala.  É  um  material  versátil,  com  uma  estrutura  muito
simples,  a  mais  simples  de  todos  os  polímeros  comerciais.  Uma  molécula  de
polietileno consiste numa cadeia  larga de átomos de carbono, com os átomos de
hidrogénio unidos a cada átomo de carbono.   
O tipo de polietileno mais utilizado em biomédica é o polietileno de alta densidade
e elevado peso molecular  (Ultra High Molecular Weight Polyethylene ­ UHMWPE),
que  possui  propriedades  físicas  e  mecânicas  melhoradas  e  que  quase  não  tem
ramificações, possuindo no entanto, uma cadeia extremamente longa.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 8/24
Processado por polimerização,  o UHMWPE possui  um  conjunto  de  características
que  o  torna  superior  aos  outros  termoplásticos  quanto  à  resistência  à  abrasão,
resistência  à  fractura  por  impacto,  resistência  a  fissuras,  inércia  química,  baixo
coeficiente  de  atrito,  auto  lubrificação,  absorção  de  ruídos  e  não  absorção  de
água. Além destas, o UHMWPE possui outras duas características  imprescindíveis
no  seu  uso  ao  nível  biomédico:  propriedades  antioxidantes  e  o  facto  de  ser
biocompatível. A massa molar do UHMWPE é elevada,  (3 – 8×106 g/mol),  o que
faz  com  que  a  sua  viscosidade  seja  extremamente  elevada  no  estado  fundido,
aproximando o seu índice de fluidez a zero.
As  tendências  de  utilização  do  UHMWPE  estão  a  crescer  de  forma  bastante
acentuada sendo que, nos últimos vinte anos, houve um crescimento de mais de
600%  na  sua  utilização  ramo  biomédico,  mais  concretamente  ao  nível  das
artroplastias.  O  UHMWPE  é  maciçamente  utilizado  na  produção  de  próteses  de
rótulas e quadris e na junção do osso a próteses de outros tipos de material pois,
como já foi referido, é um material com pouco atrito.
Fig. 1
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 9/24
Hidroxiapatite
Certos biomateriais utilizados para colmatar os defeitos do esqueleto favorecem o
crescimento de  tecido ósseo.  Estes  implantes  são  cobertos por  uma  camada de
cerâmica de hidroxiapatite.
A  composição e  a  estrutura deste material  são  tão  semelhantes  com a  do  osso
que este começa a crescer com ele.
A  Hidroxiapatite  é  formada  por  fosfato  de  cálcio  cristalino  (Ca10(PO4)6(OH)2)
representam  um  depósito  de  99%  do  cálcio  corporal  e  80%  do  fósforo  total.  O
esmalte que cobre  os  dentes  contém  o mineral  hidroxiapatite.                Sendo  um
material  bioactivo,  consegue  integrar­se  nas  estruturas  ósseas  e  suportar  o
crescimento  do  osso,  sem  partir  ou  dissolver.  Este  facto  deve­se  à  ligação
química directa com os tecidos duros. Ao revestir as próteses com hidroxiapatite
espera­se  que  quando  inseridos  no  corpo  humano,  a  interacção  entre  este  e  o
implante  conduza  à  formação  de  um  tecido  ósseo  vivo  em  torno  do  implante,
osseointegração .
Fig. 2
Alumínia
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 10/24
A  alumina  (Al2O3)  é  um  material  altamente  inerte  e  resistente  à  maioria  dos
ambientes  corrosivos,  incluindo  o  ambiente  altamente  dinâmico  que  é  o  corpo
humano.  Sob  condições  fisiológicas  é  praticamente  inerte,  causando  pouca  ou
nenhuma  resposta  dos  tecidos  em  volta  e  mantendo­se  essencialmente
inalterado.  No  entanto,  o  corpo  humano  a  reconhece  como material  estranhoe
procura  isolá­lo  formando uma camada de tecidos fibroso não aderente em volta
do  implante onde necessário. Existem uma série de características que  fazem da
aluminia  um  excelente  biomaterial,  entre  elas,  o  seu  elevado  grau  de  inércia
química sob condições fisiológicas e uma dureza excelente.
Devido  à  possibilidade  de  polimento  com  alto  acabamento  superficial  e  sua
excelente  resistência  de  uso,  alumina  é  muito  utilizada  em  próteses  de
substituição  de  articulações.  Tais  aplicações  incluem  articulações  do  fémur  e
substituições de ancas e rótulas.
Cabeças  femorais de alumina são utilizadas em conjunto  com uma haste  femoral
metálica  e  um  copo  acetabular  feito  de  polietileno  de  peso molecular muito  alto
(UHMWPE). Alumina porosa  também pode ser utilizada para  repor  largas secções
de osso que tenham sido removidas devido a doenças, como cancro. Estes podem
possuir o  formato de anéis concêntricos em volta de um pino metálico,  inseridos
acima do centro do osso remanescente.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 11/24
Fig. 3
A natureza porosa destes implantes permite que o osso cresça dentro dos poros,
efectivamente, a alumina,  tal  como  a  hidroxiapatite,  estimula  nova  formação  de
ossos.  A  alumina  também  é  utilizada  em  aplicações  dentárias,  especificamente
para substituição de dentes. Em muitos destes casos alumina de cristal simples ou
safira  são  utilizados.  No  entanto,  actualmente  tem  sido  substituída  por  outros
materiais, como porcelana dentária.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 12/24
Fig. 4
Bio Vidros
Dentre os diversos biomateriais desenvolvidos, actualmente, existem os biovidros
sintetizados  para  ter  comportamento  fisiológico  específico  como  material
constituinte  de  próteses  ou  como material  de  preenchimento  para  reparação  de
defeitos ósseos. Devido à resposta da superfície activa destes tipos de materiais,
eles foram aceites como biomateriais bioactivos.
Diversas composições de biovidros foram preparadas por Hench e colaboradores à
base de SiO2, Na2O, CaO e P2O5, em diferentes composições, e são conhecidas
por serem altamente bioactivos, e têm sido usados em clínicas como preenchedor
ósseo de cavidades e como substituto de massa óssea perdida em determinados
traumas.  Esses  biovidros  são  indutores  de  formação  de  trabéculas  no  osso
(pequenas porções de tecido ósseo denso e modelado) e de partes completas de
osso  em  algumas  regiões.  As  primeiras  formam­se  num  período  de  2  a  7  dias,
enquanto  as  segundas  se  formam  num  maior  período  de  tempo.  A  conexão
osso/implante  é  possível  devido  a  uma  propriedade  presente  nos  biovidros
denominada osteoindutora, que  facilita a  regeneração óssea. Entretanto, análise
qualitativa e quantitativa de ensaios in­vivo na geração de ossos são importantes
para se estabelecer se as características deste material permitem que este seja
biocompatível com o corpo humano.
Esses biovidros perdem iões sódio para o meio e  formam um  filme superficial  rico
em SiO2, o que provoca a formação de uma camada de gel de fosfato de cálcio,
inicialmente amorfo e que gradualmente evolui para uma camada policristalina  de
aglomerados  de  apatita.  Neste  processo  ocorrem  ligações  químicas  entre  a
superfície  vítrea  e  o  tecido  ósseo  recém­formado  na  região  de  intervenção
cirúrgica. Estas  ligações entre as partículas de biovidros e os  fluidos dos tecidos
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 13/24
vizinhos resultam na formação de uma sílica gel, a qual é coberta rapidamente por
uma camada rica em cálcio­fósforo
Devido  à  resposta  da  superfície  activa  destes  tipos  de  materiais,  eles  foram
considerados biomateriais bioactivos.
UM­W  é  tipo  de  biovidros  que  une  espontaneamente  o  osso  vivo  sem  formar  o
tecido  fibroso em redor. Um vidro­cerâmico bioactivo  também desenvolvido  foi  o
Bioverit® também  foi  desenvolvido e  contém apatita e  Flogofite ele é usado em
aplicações clínicas como vértebras artificiais.
Zircónio
Zircónio é um elemento químico de símbolo Zr de número atómico 40.
A  fórmula química do óxido de zircónio é ZrO2. Esse óxido existe na natureza na
forma de um mineral  raro, chamado baddeleyíta. Existe, porém, óxido de zircónio
artificial,  que  tem  a  mesma  composição  química,  mas  apresenta  uma  estrutura
cristalina cúbica.
Os  implantes  cerâmicos  de  ZrO2  tiveram  uma  ascensão  controversa  pois  havia
certas características que a tornavam pouco viável, entre elas, a degradação em
lubrificantes  de  água  e  influência  na  fricção  e  desgaste  por  longo  uso.  Um  dos
fabricantes  actuais  de  cabeças  femorais  de  ZrO2  melhorou  este  óxido
convencional, conduzindo­o a uma maior resistência a todos os níveis.
Hoje em dia as principais aplicações da cerâmica de óxido de Zircónio são ao nível
dos implantes ortopédicos mais propriamente da cabeça do fémur.
Teste  realizados mostraram  que  o  uso  de  copos  acetabulares  de  UHWMPE  são
mais  eficazes  em  cabeças  femorais  de  ZrO2  do  que  em  cabeças  da  liga  Co­Cr,
uma vez que provoca menos desgaste a este polietileno.
Também  ao  nível  da medicina  dentária  ZrO2  é  amplamente  utilizado  em  pontes,
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 14/24
coroas e para brackets ortodônticos.
Fig. 5
Habitualmente  as  fixações  dentárias  são  metálicas.  Os  primeiros  doentes  a
receber fixações dentárias de ZrO2 (como mostra a  figura)  foram pacientes com
intolerância a metais. O óxido de zircónio é o material mais utilizado neste tipo de
implantes  por  ser  bioactivo,  por  não  conter  radicais  livre  como  algumas  ligas
metálicas, por ser resistente e por ser esteticamente melhor devido à cor branca.
Pele artificial
Este tipo de pele foi inicialmente criado a partir de um material de origem biológica
chamado fibrina­agarose.
A fibrina consiste num agregado das plaquetas na região onde houve rompimento
dos vasos sanguíneos, essa proteína irá produzir uma rede que estanca o sangue,
pois forma o coágulo. Os constituintes do sangue ficam presos na rede de fibrina,
dessa forma esta impede a hemorragia.
Os cientistas utilizaram uma  técnica á qual  chamaram de engenharia de  tecidos.
Inicialmente,  os  pesquisadores  seleccionaram  as  células  que  seriam  empregadas
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 15/24
na geração da pele artificial. A  seguir, eles analisaram a evolução da cultura  in­
vitro  e,  por  fim,  fizeram  um  controle  de  qualidade  dos  tecidos  enxertados  em
ratos  sem  pêlos  verificando  a  excelente  maturação  e  desenvolvimento  da  pele
artificialmente criada.
Esta  técnica  permitiu  aos  pesquisadores  avaliar  factores  como  a  proliferação
celular,  a  presença  de  marcadores  de  diferenciação  morfológica  e  o
desenvolvimento da pele artificial no organismo receptor.
Fig. 6
As  células  de  pele  humana  necessárias  para  o  início  do  desenvolvimento  foram
obtidas a partir de biopsias feitas em pacientes.
Os  cientistas  usaram  a  fibrina  retirada  das  células  saudáveis  dos  tecidos  dos
doadores. A  seguir  eles  adicionaram  ácido  tranexâmico,  para  evitar  a  fibrinólise,
ou  seja,  evita  que  a  fibrina  se  destrua,  e  cloreto  de  cálcio  para  precipitar  a
coagulação da fibrina, e 0,1% de agarose.
Este  processo  foi  acompanhadopor  várias  técnicas  de  microscopia,  o  que
permitiu a verificação do desenvolvimento do tecido artificial a nível celular.
Esta  descoberta  pioneira  permitiu  a  utilização  de  pele  artificial  humana  em
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 16/24
pacientes, além das pesquisas terem sido realizadas em animais.
Além  disso,  destacam  os  cientistas,  a  descoberta  é  útil  no  desenvolvimento  de
novas estratégias de tratamento de patologias dermatológicas.
A pele criada em  laboratório apresentou boas  taxas de biocompatibilidade com o
receptor  e  nenhum  sinal  de  rejeição,  degenerescência  ou  infecção.  Outros
substitutos  artificiais  da  pele  já  foram  criados  com  outros  biomateriais,  como
colagénio, fibrina, ácido poliglicólico, quitosana e outros.
Coração Artificial
Um coração artificial é um dispositivo mecânico que substitui o coração, este tipo
de corações são normalmente utilizados temporariamente até que seja efectuado
um  transplante  definitivo  de  coração  de  um  dador,  e  num  número  reduzido  de
casos,  para  substituir  permanentemente  o  coração  no  caso  não  surja  um dador
compatível.
O modelo mais utilizado foi criado pela Abiomed e é denominado AbioCor.
O  AbioCor  é  composto  por  uma  liga  de  titânio  e  por  um  polímero  denominado
poliuretano.  Este  é  conectado  a  quatro  locais:  à  aurícula  direita  e  esquerda,
artéria aorta e pulmonar.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 17/24
Fig. 7
Pacientes  com  este  coração  possuem  ainda  as  artérias  que  batem
simultaneamente,  mas  o  Abiocor,  que  substitui  ambos  os  ventrículos,  só  pode
forçar o sangue a sair de um ventrículo de cada vez. Assim, ele enviará sangue,
alternadamente, aos pulmões e, depois, ao corpo, em vez de fazer as duas coisas
ao mesmo tempo, como o coração natural. O AbioCor consegue bombear mais de
10 litros por minuto, o que é suficiente para as atividades cotidianas.
Stent
Na  medicina,  um  stent  é  uma  endoprótese  (prótese  interna)  expansível,  que
consiste  num  tubo  metálico,  geralmente  de  nitinol,  aço  e  ligas  de  cromo  e
cobalto.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 18/24
Fig. 8
Este  tubo contém perfurações e é inserido num vaso com o objectivo de impedir
diminuições  significativas  no  diâmetro  deste  e,  consequentemente  impedir  a
constrição do fluxo no local causada por entupimento das artérias.
Fig. 9
Embora  o  uso mais  comum  dos  stents  seja  nas  artérias  carótidas,  coronárias  e
ilíacas,  eles  são  amplamente  utilizados  noutras  estruturas,  como  as  artérias  e
veias centrais, ductos biliares, esófago, traqueia, ureteres e uretra.
Existem  dois  tipos  de  stent:  o  farmacológico,  cuja  superfície  é  recoberta  por
medicamento, e o convencional.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 19/24
Este dispositivo deve conter certas características para que o seu uso seja viável
e eficaz. O stent deve ser flexível e expansível para que se adapte perfeitamente
aos  vasos,  deve  ser  também  resistente  à  compressão  das  veias  e  à  pressão
sanguínea para que não se danifique facilmente.
O stent deve ser fabricado não só de um material biocompatível, para que não se
desencadeie mecanismos  de  rejeição  pelo  corpo,    como  também de  um material
anticorrosivo (pouco biodegradável) para que não hajam alterações no dispositivo
que poderão levar a infecções no corpo.
Compósitos
O que são?
Um  compósito  é  qualquer  material  que  seja  constituído  por  dois  ou  mais
componentes  com  características  físicas  e  químicas  divergentes.  Quando  se
encontram  separados  cada  componente  apresenta  características  específicas,
mas  quando  misturados  eles  formam  um  compósito  com  um  conjunto  de
propriedades que eram impossíveis de obter individualmente. Os materiais que vão
constituir o compósito podem ser classificados em dois tipos: o material matriz e o
material de reforço.
Estes  dois  componentes  que  vão  constituir  o  compósito  vão  ter  diferentes
funções no que diz respeito às características que o compósito final vai obter. A
componente da matriz de um compósito tem como função a protecção do reforço
contra o meio envolvente, mater a posição deste e proteger o compósito do dano
durante  o  manuseamento.  O  material  de  reforço  confere  a  resistência  ao
compósito, pois normalmente são mais fortes e resistentes
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 20/24
Tipos de Compósitos
Existem  diferentes  tipos  de  material  que  podem  constituir  a  matriz  dos
compósitos.  Se  a matriz  for  constituída  por  um  polímero,  termoendurecível  e/ou
termoplástico, esta é denominada de matriz polimérica. No caso de o material da
matriz ser constituído por uma liga leve de alumínio, ligas de magnésio ou ligas de
titânio, a matriz é denominada metálica. Se a matriz do compósito for constituída
por  carbonetos  e  nitretos  terá  o  nome  de  matriz  cerâmica.  A  matriz  de  um
compósito pode ainda ser constituída por um outro material, o carbono.
O  outro  componente  do  compósito,  o material  de  reforço,  pode  se  caracterizar
como  um  material  inorgânico  (vidros  e  carbonos),  orgânico  (aramidas  e
poliamidas), metálicos (boro, alumínio, etc.) e cerâmicos (carbonetos e nitretos).
Compósitos de matriz polimérica
Fibra de Vidro
É o material compósito produzido basicamente a partir de uma resina poliéster ou
outro  tipo  de  resina  (a  matriz)  reforçada  com  pequenas  partículas  de  vidro
(material  de  reforço)  e  posterior  aplicação  de  uma  substância  catalisadora  de
polimerização.
O  material  resultante  é  geralmente  altamente  resistente,  possui  excelentes
propriedades mecânicas e baixa densidade.
Permite a produção de peças com grande variedade de formatos e tamanhos, tais
como, cascos e hélices de barcos, fuselagens de aviões, caixas d'água, piscinas,
pranchas  de  surf,  recipientes  de  armazenamento,  peças  para  inúmeros  fins
industriais  em  inúmeros  ramos  de  actividade,  carroçarias  de  automóveis,  na
construção civil e em milhares de outras aplicações.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 21/24
Existem  algumas  características  que  fazem  deste,  um material  com  uma  grande
utilidade para o Homem. É um material extremamente leve, de elevada resistência
mecânica, é incombustível e um bom isolante térmico e eléctrico.
Fibra de carbono
Este  compósito  tem  como  material  de  matriz  uma  resina  polimérica  designada
epóxi e como material de reforço a fibra de carbono.
Devido não  só à  sua  resistência mecânica  e  térmica, mas  também devido à  sua
leveza,  este  compósito  tem  diversas  utilizações.  É  utilizado  em  acessórios  de
desporto  tais  como,  tacos  de  golf,  sticks  de  hockey,  protecções  de  joelhos  e
cotovelos,  capacetes,  raquetas,  skis,  pranchas,  remos;  e  na  construção  de
veículos (carros, motas, barcos e aeronaves).
Fibra de Aramida
Este compósito é constituído por uma matriz polimérica de epóxi e por o material
de reforço, a  fibra de aramida. Este  compósito,  também conhecido por Kevlar®,
tratasse de uma fibra com elevada resistência mecânica e muito leve. O Kevlar®
é resistente ao calor e   pode ser até sete vezes mais resistente que o aço, por
unidade de peso.
Estas  característicastornam  este  compósito  extraordinariamente  útil  no  fabrico
nos  artigos  de  segurança,  tais  como,  cintos  de  segurança,  cordas  e  coletes  à
prova de bala. Este compósito é  também utilizado em construções aeronáuticas,
velas dos barcos e em algumas raquetes de ténis. O Homem utiliza este material
em objectos/peças que estão sujeitas a condições extremas de pressão e força,
devido às suas características já referidas.
Compósitos de matriz metálica e cerâmica
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 22/24
Como já foi referido existem outros tipos de compósitos, cuja material matriz pode
ser  de  origem  diferente  (metálico  ou  cerâmico).  No  entanto  o  uso  destes
compósitos  é  em  reduzido  número  comparado  com  o  uso  dos  compósitos
poliméricos.  A  principal  razão  para  isto  é  o  facto  de  ser  economicamente  mais
rentável a produção de compósitos poliméricos, e, uma vez que as características
destes  não  diferirem  muito  das  características  dos  compósitos  cerâmicos  e
metálicos,  o  Homem  opta  por  utilizar  o  material  com  a  melhor  relação
utilidade/preço.
Apesar de ser utilizados em reduzido número os compósitos metálicos e cerâmicos
também estão presentes no nosso dia­a­dia.
Os compósitos cerâmicos têm uma elevada resistência ao calor, são quimicamente
inertes  e  têm  uma  melhor  resistência  à  erosão,  dai  serem  utilizadas  em
ferramentas de corte, como por exemplo as brocas.
Os  compósitos  metálicos  por  sua  vez  são  matérias  com  elevada  resistência,
superior  até  a  alguns  compósitos  poliméricos,  dai  a  sua  utilização  ser  mais
frequente na indústria aeronáutica (civil e militar) e na indústria da energia.
As  matrizes  cerâmicas  podem  ser  carboneto  de  silício,  carboneto  de  boro  ou
nitreto de alumínio, e o reforço pode ser, entre outros, a alumina.
A matriz metálica mais usual é a matriz de alumínio.
Conclusão
Os Biomateriais constituem uma série de produtos utilizados em vários sectores da
saúde  como  ortopedia,  cardiologia,  odontologia,  entre  outros.  Também  são
veículos  para  o  carreamento  de  fármacos,  como  o  Stent.  Prevê­se  que  nas
próximas décadas o ramo dos biomateriais viverá a sua época de maior expansão
em todas as áreas.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 23/24
Uma  das  particularidades  do  estudo
deste ramo dos materiais é o grande
número  de  ciências  envolvidas  e  as
diversas  e  possíveis  aplicações  de
usabilidade dos biomateriais.
O  uso  de  materiais  de  reforço  em
alguns  materiais  confere­lhe  certas
características  únicas,  impossíveis
de  alcançar  em  separado  –
compósitos. Estes materiais estão a ser amplamente utilizados nas mais variadas
áreas  entre  elas,  o  desporto,  a  aeronáutica,  a  construção  de  carros  e  motas,
etc.  Muitas  vezes  estes  são  materiais  de  eleição  devido  a  uma  mais  leveza  e
resistência, entre outras características já mencionadas.
Bibliografia
http://www.recet.pt/pi/implantesmedicos.php?pag=12
http://pt.scribd.com/doc/37920431/BIOMATERIAIS
http://biomateriais.blogspot.com/
http://noticias.terra.com.br/ciencia/interna/0,,OI1713022­EI8147,00.html
http://www.posgrad.mecanica.ufu.br/posmec/16/PDF/PM16­0053.pdf
http://www.fazfacil.com.br/materiais/fibra_vidro.html
http://biomateriais.net/anexos/BIOMATERIAIS.pdf
Enciclopédia de Ciência Larrouse – A Energia e a Matéria, editora Larrouse
Livro do conhecimento, editora Larrouse.
01/03/2015 NotaPositiva ­ Novos Materiais ­ Biomateriais e Compósitos
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_novos_materiais_d.htm 24/24
Outros Trabalhos Relacionados
Ainda  não  existem  outros  trabalhos
relacionados
Início » Trab. Estudantes » Química » 12º Ano
 
© 2007 ­ NotaPositiva | Todos os direitos reservados | Políticas do Site
Visitantes deste 01/01/2008: 70.408.435
 
Maccaferri na
DiprotecGeo
Fibras em aço e polipropileno.
Fibromac Wirand ­ Curitiba
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/quimica.htm
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/listatrbestbs.htm
http://www.notapositiva.com/pt/indexpt.htm
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/quimica12.htm