Biomateriais

Definição

Biomateriais são materiais artificiais desenvolvidos para uso em áreas de saúde com finalidade de substituir a matéria viva cuja função foi perdida. Inclui qualquer substância sintética ou natural que pode ser usada como tratamento para substituição total ou parcial de qualquer tecido, órgão ou organismo. Podem ser de origem natural ou sintetizados em laboratório e são capazes de interagir com o corpo humano. Os biomateriais, tais como substitutos ósseos e membranas de colágeno, são usados regularmente em odontologia regenerativa e também para a regeneração óssea e cartilaginosa em ortopedia. Dentre as características essenciais desses materiais estão a biocompatibilidade com o tecido, atoxidade, pouco peso e baixo custo. Os mais requisitados no mercado atual são os polímeros e os cerâmicos pois podem tanto substituir o tecido vivo sem função como também estimular o crescimento de um novo tecido.

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 reintervenção para retirada do implante. Os representantes desta classe são o fosfato tricálcico (TCP) e o PLLA.

Características dos Biomateriais

As principais características que influenciam na escolha do biomaterial são a biocompatibilidade, exigências físicas e exigências químicas.

Biocompatibilidade: O corpo tem uma extraordinária capacidade em determinar se um objeto é material do próprio corpo ou não. Qualquer substância estranha ao corpo tem o potencial de gerar uma resposta do

sistema imunológico, podendo causar reações inflamatórias. Alguns materias são mais biocompatíveis, isto é, eles são mais rapidamentes integrados ao organismo sem reações inflamatórias. Os fatores determinantes mais

importantes são a natureza química e a textura física da superfície de um objeto.

Exigências Físicas: Um biomaterial deve satisfazer demandas severas. Os tubos que são utilizados para

substituir uma artéria defeituosa devem ser flexíveis e não podem fechar quando dobrados ou sofrer distorções. Os

materiais usados nas substituições de juntas devem ser resistentes ao desgaste. Uma válvula cardíaca artificial deve

abrir e fechar 70 a 80 vezes por minuto, dia após dia, por muitos anos. Lembrando que qualquer defeito que ocorra

nesses materiais põe em risco a vida das pessoas que os recebem.

Exigências Químicas: Os biomateriais devem ser aprovados para serem usados em qualquer aplicação

médica. Diante disto todas substâncias presentes no biomaterial deve permanecer inócuos durante toda a vida,

ou seja, devem ser inofensivos por toda vida, já que poderão ficar dentro do organismo por um longo período de

tempo.

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 [7] e nas ligações cruzadas da elastina presente na artéria aorta [1]. 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 [7]. Segundo Barbucci [8], um material metálico utilizado na construção de próteses ortopédicas, dispositivos de osteossíntese ou implantes dentários deve possuir as seguintes características:

●Limite de resistência da ordem de, ou maior que 800 MPa●Resistência à corrosão, geral e localizada.●Biocompatibilidade

Tipos de biomateriais

Ligas de cobalto

As ligas de cobalto foram originalmente propostas para implantes cirúrgicos a mais de 70 anos. Estas ligas formam uma classe de materiais altamente resistentes a corrosão em meio fisiológico e ao desgaste, superando as ligas de aço inoxidável. Além disto, seu limite de resistência e resistência à fadiga superiores possibilitam sua aplicação onde se requer longa vida em serviço sem a ocorrência de fraturas fadiga.

Ligas de Titânio

As ligas de titânio têm sido usado por décadas na fixação de fraturas e reconstrução de articulações pois preenche os requisitos necessários às aplicações biomédicas, como: resistência à corrosão, biocompatibilidade, bioadesão (indução do crescimento ósseo), módulo de elasticidade, resistência à fadiga e boa processabilidade. O titânio apresenta uma estrutura cristalina hexagonal compacta. Traumas severos na estrutura facial necessitam de um grande número de placas e parafusos, para a região crânio-maxilofacial existem em diversas configurações para que o médico adéqüe o sistema à anatomia do paciente. A Figura abaixo é um exemplo de aplicação do titânio em fixação de fraturas.

Biomateriais Cerâmicos

O desenvolvimento de materiais cerâmicos para aplicações biomédicas concentra-se principalmente nas áreas de ortopedia e odontologia. Constitui uma classe de materiais que contempla diversas características dos biomateriais. Possui representantes das classes dos bioinertes, bioreabsorvíveis, bioativos e porosos para crescimento de tecidos.

O potencial das cerâmicas como biomateriais advêm de sua similaridade com o meio fisiológico, devido a sua constituição básica de íons que são também encontrados rotineiramente no meio fisiológico (cálcio, potássio, magnésio, sódio etc.) e outros cuja toxidade é bastante limitada (zircônio e titânio).As cerâmicas bioinertes encontram maior representatividade nos compostos de alumina, zircônia e zircônia estabilizada com óxido de ítrio. Sua capacidade de não reagir com o tecido adjacente, resistência à corrosão, grande resistência ao desgaste e alta resistência mecânica são características indispensáveis na sua utilização como superfícies articulares sujeitas a cargas e fricção.

Aplicações Clinicas

A grande diversidade de biomateriais resulta em uma ampla gama de aplicações clínicas. Paralelamente à vantagem de ter diversas alternativas terapêuticas ocorre também um desafio: indicar o material mais adequado ao problema em questão. Esta necessidade remete a importante decisão a ser tomada pelo profissional em avaliar as características do material frente as necessidades do paciente.

Exemplos de biomaterial

Alguns exemplos de biomateriais são próteses, implantes, lentes de contato e marcapassos. Repare se que a presença de biomateriais é imprescindivel para a fabricação destes mesmos utensílios.

● Carla Eduarda● Carla Irlanna ● Luketlin Ribeiro● Ketelen Carvalho

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