Notícia

Nanoestruturas de grafeno melhoram desempenho de materiais cerâmicos como biomateriais em próteses

Getty Images

Fonte

Universidade de Sevilha

Data

quarta-feira, 13 abril 2022 18:55

Áreas

Biomecânica. Ciência dos Materiais. Engenharia Biomédica. Física Médica. Medicina. Nanotecnologia. Ortopedia.

Uma equipe formada por pesquisadores do Conselho Superior de Pesquisa Científica (CSIC) e da Universidade de Sevilha, na Espanha, publicou recentemente resultados de pesquisa pesquisa sobre a melhoria da resistência ao envelhecimento hidrotérmico de cerâmicas avançadas de zircônia, graças à incorporação de nanoestruturas de grafeno, o que facilitará seu uso como biomaterial.

Os pesquisadores concordam que a principal limitação para o uso da cerâmica avançada de zircônia como biomaterial em próteses de quadril ou joelho é a falta de estabilidade mecânica em longo prazo em meios aquosos, como os fluidos biológicos do corpo humano. A degradação a baixa temperatura, também conhecida como ‘envelhecimento hidrotérmico’, envolve uma transformação espontânea da fase cristalina em temperaturas abaixo de 400°C e na presença de água. Essa transformação de fase de zircônia tetragonal para monoclínica progride da superfície em contato com a água para o interior do material, promovendo a formação de microfissuras e aumentando a rugosidade superficial, o que deteriora significativamente as propriedades mecânicas da cerâmica.

“O fato de o grafeno ser impermeável à passagem de moléculas de água, algo já estudado por outros autores, nos fez pensar que ele poderia ser usado como barreira à passagem de umidade pela cerâmica, o que modificaria significativamente a resistência ao envelhecimento hidrotérmico”, explicou a Dra. Ana Morales Rodríguez, pesquisadora da Faculdade de Física da Universidade de Sevilha.

No estudo publicado na revista científica Journal of the European Ceramic Society, a equipe de pesquisa abordou a incorporação na matriz cerâmica de duas nanoestruturas diferentes de grafeno – nanoplaquetas de grafeno esfoliado e grafeno de poucas camadas – e realizou testes de degradação hidrotérmica acelerada em autoclave em 134ºC para analisar o efeito dessas nanoestruturas no envelhecimento do material.

Os testes concluíram que os materiais contendo grafeno apresentaram resistência significativamente melhorada ao envelhecimento, alta tolerância a danos e integridade microestrutural muito superior em comparação com a cerâmica de zircônia. As pesquisadoras conseguiram um material que resiste mais de 500 horas na autoclave sem desenvolver uma porcentagem significativa de fase monoclínica e que mantém uma alta integridade microestrutural. Além disso, quase todos os materiais estudados atendem ao requisito de ter fração de fase monoclínica inferior a 10% após 5 horas em vapor a 134ºC estabelecido na norma ISO 13356 para serem considerados adequados para uso em implantes.

Além da Dra. Ana Morales, também participaram da pesquisa a Dra. Ángela Gallardo López, Dra. Cristina López Pernía, Dra. Rosalía Poyato, a doutoranda Carmen Muñoz e Antonio Pérez-García.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Sevilha (em espanhol).

Fonte: Universidade de Sevilha. Imagem: Getty Images.

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