Biomateriais

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Em1880, J.Lister suturou patelas fraturadas usando fios de prata e com auxílio da cirurgia "antisséptica", conseguiu um quadro pós-operatório sem infecção. Deste dia em diante entrou-se na era moderna da cirurgia asséptica, podendo-se distinguir entre a reação dos tecidos por causa do implante e a inflamação devido à infecção. Infecção não causada pelo implante, mas sim pela cirurgia [7].

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Em 1886, H. Hansmann relatou o uso de placas de metal e parafusos para fixação de ossos fraturados. Por volta de 1900 na Alemanha, pregos de ferros chapeados de ouro começaram a ser utilizados. Depois de tentar metais nobres, A. Lambotte recomendou o mesmo material para fazer implantes com resistência adequada tanto quanto com biocompatibilidade - embora o termo biocompatibilidade ainda não tenha sido criado, ele estava procurando materiais resistentes à corrosão. Pelo termo biocompatibilidade implica-se a uma tolerância mútua entre o implante e o hospedeiro. O implante não deve corroer ou degradar e o hospedeiro não deve ser afetado pelo implante [7].

A primeira tentativa séria de se avaliar a biocompatibilidade, era o começo da ciência de biomateriais moderna, foi em 1924 quando A. A. Zierold relatou seu estudo de metais em cachorro. No período da 2ª Guerra Mundial, avanços incontestáveis aconteceram em diversas áreas, em relação à biocompatibilidade. Constatou-se, por exemplo, que as ligas de cromo-cobalto-molibdênio, tântalo e titânio eram compatíveis aos tecidos. Em 1947, Charles S. Venable e Waltes G. Stuck relataram seus resultados em uma liga de cromo-cobalto-molibdênio, chamada vitallium, para uso dental, concluindo que a liga era resistente à corrosão e biologicamente bem tolerado [7].

Em 1951, Jergesen e Leventhal relataram o uso de titânio em sua forma comercialmente pura para a manufatura de parafusos e placas. Suas propriedades mecânicas eram bem aceitáveis e a resistência à corrosão era boa. Desde então, nos E.U.A. e na Inglaterra, tem-se usado titânio para manufatura de moldes ortopédicos, placas e parafusos. A experiência clínica foi boa com excelente resistência à corrosão e mínima reação dos tecidos [7].

Atualmente há a necessidade de encontrar materiais mais confiáveis para uso como biomaterial, principalmente em relação às propriedades mecânicas. Com isso procuram-se metais e ligas com excelente biocompatibilidade, passividade química extrema e propriedades para um bom comportamento em longo prazo [7].

2.1 GERAÇÕES HISTÓRICAS

Os biomateriais podem ser divididos em quatro gerações [7]:

1ª – Utilização de ouro e marfim na reposição de dentes, vidro para reposição do globo ocular, aço ou madeira para confecção de prótese de membros [7], também é fortemente associada aos implantes ósseos, com a primeira articulação da anca desenvolvida em 1961 [8];

2ª – Uso de madeiras estruturais. Iniciou-se nos anos 70, e é associada a materiais bioativos (incluindo camadas de superfícies) que encorajam a regeneração do tecido natural. Foram introduzidos os materiais cerâmicos e componentes de alumina [8]. Aproveitamento de materiais avançados, desenvolvidos para outras aplicações (indústrias automobilística, aeronáutica e bélica). Exemplos: Liga de titânio, lentes acrílicas, teflon [7].

3ª – Aprimoramento dos materiais. Desenvolvimentos de materiais específicos com características próprias de acordo com a aplicação. Exemplos: Válvulas cardíacas e marcapassos [7].

4ª – Emprega os conceitos de Biomimética (busca a reprodução de formas e/ou funções de tecidos biológicos) e Engenharia de tecidos (ciência aplicada que utiliza para desenvolver tecidos

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artificiais. Pode ser aplicada à produção de pele artificial, cartilagens e tecidos ósseos. Os tecidos podem ser produzidos fazendo crescer células sobre um substrato biodegradável, sendo esse, um Biomaterial.) [8].

3. PROPRIEDADES

Para um determinado material ser caracterizado como um biomaterial ideal, ele deve apresentar as propriedades biocompatibilidade, biofuncionalidade, propriedades mecânicas, resistência á corrosão e ser esterizável.

A biocompatibilidade pode ser definida como a habilidade de um material ter um desempenho satisfatório, quando em contato com o organismo vivo, com resposta apropriada do tecido hospedeiro, numa dada aplicação. Ou seja, o termo biocompatibilidade envolve dois fenômenos associados: o material de implante não pode ser afetado pelo meio fisiológico e o organismo (órgãos e tecidos locais ou distantes) não podem sofrer danos pela presença desse material [2].

A biofuncionalidade é o que descreve o comportamento do material implantado no organismo, ou seja, é o conjunto de propriedades que dá ao dispositivo a capacidade de desempenhar uma função, por tempo suficiente podendo ser longo (em casos de implantes permanentes) ou curto (para casos de implantes temporários). Ele esta relacionado com as propriedades mecânicas, físicas, químicas e biológicas que permite ao implante o desempenho de sua função [2].

As propriedades mecânicas em biomateriais são as resistências mecânicas (resistências à tração, compressão, flexão, fadiga, torção, cisalhamento), limite de elasticidade, ductibilidade e tenacidade à fratura.

A corrosão é a propriedades que causa ao sistema biológico sérios problemas relacionados aos fluídos do corpo humano, contendo ânions, como por exemplo, cloretos, bicarbonatos e fosfatos; componentes orgânicos como soro, albumina, fibrogênico, aminoácidos, enzinas, etc.; gazes dissolvidos (O2, H2 e CO2) e cátions (Na+, K+, Ca+, Mg+), são extremamente corrosivos quando entram em contato direta e indiretamente com os implantes metálicos, pois estes são banhados por fluidos eletrolíticos tais como sangue, fluido sinovial ou extracelular.

A esterilização é a completa destruição de todas as formas de vida microbiana (bactérias, fungos, vírus, etc.). A esterilização pode ocorrer via temperatura chamada esterilização seca ou a vapor, por produtos químicos (esterilização com óxido de etileno, glutaldeido, formaldeido, e outros), por radiação (raios-X, radiação α, radiação β e outros) e por plasma [2].

4. TIPOS DE BIOMATERIAIS

De acordo com a origem, os biomateriais podem ser classificados como naturais e sintéticos [2]. Exemplos: