Notícia

Tecnologia desenvolvida na Unicamp viabiliza implantes biocompatíveis personalizados

Antonio Scarpinetti, Unicamp

Fonte

Jornal da Unicamp

Data

quarta-feira, 26 junho 2024 15:40

Áreas

Biomateriais. Biomecânica. Ciência dos Materiais. Cirurgia. Engenharia Biomédica. Impressão 3D. Medicina. Ortopedia. Saúde Pública.

Um projeto em desenvolvimento na Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (FEM-Unicamp) – com ramificações na Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade Estadual Paulista (FCAV-Unesp) e na Universidade de Passo Fundo (UPF), do Rio Grande do Sul – caminha para a obtenção, até o início do ano que vem, de uma classe de implantes ortopédicos e odontológicos biocompatíveis, com propriedades antibacterianas e alto índice de personalização.

A nova tecnologia passa pela constituição do pó a partir de diferentes ligas de titânio, nióbio e tântalo, posteriormente produzidas por meio de manufatura aditiva – processo mais conhecido como impressão 3D. Por conta disso, esse novo material poderá atender a características específicas de cada paciente e terá vida útil pelo menos duas vezes maior que a dos implantes convencionais de aço inoxidável e ligas de titânio, alumínio e vanádio, os mais usados atualmente.

Segundo o Dr. Éder Sócrates Najar Lopes, coordenador do projeto e professor da FEM-Unicamp, a nova classe de biomaterial inova por incluir alterações em toda a cadeia de produção – por exemplo, na seleção do material a ser usado na fabricação da peça, na constituição do pó resultante de uma liga específica e na manufatura aditiva, que vai possibilitar a personalização. “É como se estivéssemos em uma farmácia de manipulação”, resumiu o professor. “A matéria-prima para um determinado implante é diferente da de outro e, com isso, o design também poderá ser diferente. Assim, teremos um grau de customização muito alto”, afirmou.

O projeto, financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), teve início em 2022.

O professor Éder Lopes disse que as novas ligas metálicas surgiram de uma necessidade: a de se evitar materiais com propriedades citotóxicas. A liberação de íons de alumínio no corpo, por exemplo, pode estar ligada à ocorrência do mal de Alzheimer e a processos inflamatórios crônicos que, por sua vez, podem comprometer o processo de cicatrização e a estabilidade do implante. O íon de vanádio, sob determinadas condições, pode causar danos ao material genético presente dentro das células, o que levanta preocupações sobre potenciais efeitos cancerígenos do material em longo prazo. Por outro lado, alguns pacientes podem desenvolver reações alérgicas ao vanádio, que podem levar a uma inflamação crônica e consequente rejeição do implante.

Segundo o professor, um primeiro desafio foi encontrar uma liga que pudesse substituir materiais com efeitos indesejados – um trabalho que vem sendo aprimorado pelos cientistas ao longo dos anos. Além disso, fez-se necessário que esses novos materiais mantivessem – ou melhorassem – as propriedades mecânicas fundamentais para a função a ser desempenhada pelo implante.

Depois de dois anos de testes, o professor Éder Lopes concluiu que as ligas de titânio combinadas com nióbio e tântalo foram mais eficientes por possuírem um grau maior de biocompatibilidade, um módulo de elasticidade mais baixo, uma elevada resistência mecânica e uma alta resistência à corrosão. O pesquisador disse que a chave do processo está na busca pela proporção certa de cada elemento na composição da liga. Assim, pode-se encontrar uma que combine melhor com o uso desejado, seja no caso de uma prótese de quadril ou de um implante dentário, por exemplo.

Depois de conseguir ligas mais adequadas do ponto de vista biológico, o grupo de pesquisa passou a trabalhar no sentido de reduzir o módulo de elasticidade do material, o que, segundo o estudo, foi possível juntando adequadamente o titânio com nióbio, tântalo ou mesmo molibdênio. “Combinando as porções corretas de composição química, pode-se trazer esse módulo de elasticidade que era de 115 GPa (gigapascal) nos implantes convencionais para 50 GPa”, revelou o professor.

“Literalmente, o osso é uma espuma e apresenta um módulo de elasticidade entre 1 e aproximadamente 30 GPa, dependendo da região [do corpo]. Quando você anda, o osso se deforma, mas retorna à condição anterior. E esse tipo de solicitação mecânica é excelente para o osso, porque isso evita a osteoporose, por exemplo”, explicou o Dr. Éder  Lopes. Por isso, concluiu, é importante que o implante replique esse tipo de propriedade.

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Fonte: Tote Nunes, Jornal da Unicamp. Imagem: Antonio Scarpinetti, Unicamp.

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