Este documento apresenta um resumo das aulas de um curso sobre Biomateriais e Biomecânica ministrado na Universidade Federal do Paraná. O documento descreve os tópicos abordados em cada aula, incluindo introdução a biomateriais, propriedades de materiais, biomateriais metálicos e poliméricos, mecânica e biodegradabilidade de polímeros. Também apresenta exemplos de aplicações clínicas de polímeros biodegradáveis e as principais classes e mecanismos de degradação desses materiais.

1. BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICABIOMATERIAIS E BIOMECÂNICA
TQ-064TQ-064
Universidade Federal do ParanáUniversidade Federal do Paraná
Setor de TecnologiaSetor de Tecnologia
Depto de Engenharia QuímicaDepto de Engenharia Química
Prof. Dr. Mário José DallavalliProf. Dr. Mário José Dallavalli

2. TQ-064 – BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICATQ-064 – BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICA
Conteúdo das aulas:Conteúdo das aulas:
 Aula 1 -Aula 1 - Introdução a Biomateriais e BiomecânicaIntrodução a Biomateriais e Biomecânica √√
 Aula 2 -Aula 2 - Propriedades gerais e superficiais dosPropriedades gerais e superficiais dos
materiaismateriais √√
 Aula 3 -Aula 3 - Biomateriais MetálicosBiomateriais Metálicos √√
 Aula 4 -Aula 4 - Biomateriais PoliméricosBiomateriais Poliméricos √√
 Aula 5 -Aula 5 - Mecânica dos Polímeros e HidrogelsMecânica dos Polímeros e Hidrogels √√
 Aula 6 -Aula 6 - Biodegrabilidade de PolímerosBiodegrabilidade de Polímeros √√

3. 1 Polímeros Biodegradáveis1 Polímeros Biodegradáveis
 Polímeros desenhados para quebra sob certas condiçõesPolímeros desenhados para quebra sob certas condições
– Ocorrendo pela clivagem das cadeias, das ligações entrecruzadasOcorrendo pela clivagem das cadeias, das ligações entrecruzadas
ou de ambasou de ambas
 Também; bioerosão, bioabsorção, e bioreabsorçãoTambém; bioerosão, bioabsorção, e bioreabsorção
– ““Bio” indica neste caso atividade enzimáticaBio” indica neste caso atividade enzimática
 ErosãoErosão
– Polímeros insolúveis em água, por erosão tornam-se em produtosPolímeros insolúveis em água, por erosão tornam-se em produtos
solúveissolúveis
 Absorção ou reabsorçãoAbsorção ou reabsorção
– Atividade celular tal como a fagocitoseAtividade celular tal como a fagocitose
Vantagem principalVantagem principal
Desnecessária a remoção após o usoDesnecessária a remoção após o uso

4. 2 Usos2 Usos
 Aplicação temporáriaAplicação temporária
– Suporte mecânicoSuporte mecânico
 Enxertos ou extensores temporáriosEnxertos ou extensores temporários
 Fixação de ossos (parafusos e placas)Fixação de ossos (parafusos e placas)
 Reparação de feridas ou curativosReparação de feridas ou curativos
– SuturasSuturas
– AdesivosAdesivos
 Baixa transferência de esforços e tensõesBaixa transferência de esforços e tensões
– Guia para células e tecidosGuia para células e tecidos
 CartilagensCartilagens
 NervosNervos

5. Usos (cont.)Usos (cont.)
 Barreiras temporáriasBarreiras temporárias
– Prevenção de aderênciaPrevenção de aderência
– Pele artificialPele artificial
– Previne a desidratação em vítimas de queimaduras até que a pelaPrevine a desidratação em vítimas de queimaduras até que a pela
possa regenerarpossa regenerar
– Evitam ligação indesejada entre materiaisEvitam ligação indesejada entre materiais
 Liberação programada de medicamento (Drug delivery)Liberação programada de medicamento (Drug delivery)
– Sistemas implantados desenhados para liberação controladaSistemas implantados desenhados para liberação controlada
– Desenhados para controlar a taxa de liberaçãoDesenhados para controlar a taxa de liberação
 Dispositivos multifuncionaisDispositivos multifuncionais
– Funções mecânicas e de liberação controlada de medicamentosFunções mecânicas e de liberação controlada de medicamentos

6. 3 Classes3 Classes
 Erodível superficialmenteErodível superficialmente
– PolianidridosPolianidridos
– PoliortoestersPoliortoesters
 CristaisCristais
 Degradáveis no todoDegradáveis no todo
– PoliésteresPoliésteres
– PoliamidasPoliamidas
– PolicarbonatosPolicarbonatos
– FosfonitrílicosFosfonitrílicos
 Degradável por enzimasDegradável por enzimas
– PoliésteresPoliésteres
– PolicarbonatosPolicarbonatos
– Polímeros naturais (proteínas, polissacarídeos)Polímeros naturais (proteínas, polissacarídeos)
 Conjugados covalentemente ligados ao medicamentoConjugados covalentemente ligados ao medicamento
(sensíveis ao pH)(sensíveis ao pH)
– Poliacrilatos, metacrilatosPoliacrilatos, metacrilatos
– CarboidratosCarboidratos

7. 4 Degradação4 Degradação
 Degradação hidrolíticaDegradação hidrolítica
 Degradação EnzimáticaDegradação Enzimática
 Estrutura químicaEstrutura química
– Tipo grupamento (Linkage type)Tipo grupamento (Linkage type)
– Grupos vizinhos (Neighboring groups)Grupos vizinhos (Neighboring groups)
– Normalmente por hidróliseNormalmente por hidrólise
 Água torna-se importanteÁgua torna-se importante

8. Degradação (cont.)Degradação (cont.)
 Morfologia do PolímeroMorfologia do Polímero
– Fases cristalinas são relativamente inertesFases cristalinas são relativamente inertes
– Hidrólise é favorecida por baixos valores de TgHidrólise é favorecida por baixos valores de Tg
(aumenta com o aumento da temperatura)(aumenta com o aumento da temperatura)
– Estrutura secundáriaEstrutura secundária
– HidrofiliaHidrofilia
 Aditivos, impurezas e grupos terminaisAditivos, impurezas e grupos terminais
– Poliésteres catalisados por ácido ou basePoliésteres catalisados por ácido ou base
– Polianidridos são catalisados por bases, inibidos porPolianidridos são catalisados por bases, inibidos por
ácidoácido
– Poliortoesters são catalisados por ácido, inibidos porPoliortoesters são catalisados por ácido, inibidos por
basesbases

9. 5 Poliésteres5 Poliésteres
 PrincipaisPrincipais
– Ácido PoliglicólicoÁcido Poliglicólico
– Ácido PolilacticoÁcido Polilactico
 As vezes copolimerizadosAs vezes copolimerizados
 Mecanismo de biodegradaçãoMecanismo de biodegradação
– Hidrólise da parte principal de ligações Ester, por grupos terminaisHidrólise da parte principal de ligações Ester, por grupos terminais
“– COOH”“– COOH”
 Modificação das taxas de degradaçãoModificação das taxas de degradação
– Peso molecular inicialPeso molecular inicial
– CopolimerizaçãoCopolimerização
– Blenda de dois ou mais polímerosBlenda de dois ou mais polímeros
– Bloqueio de grupos terminaisBloqueio de grupos terminais
 Taxa de biodegradaçãoTaxa de biodegradação
– Hidrólise da parte principal pode causar um considerável períodoHidrólise da parte principal pode causar um considerável período
de indução antes da perda de massa e liberar o medicamentode indução antes da perda de massa e liberar o medicamento

10. FimFim
Até a próxima aulaAté a próxima aula