Este documento introduz os principais conceitos sobre biomateriais, incluindo: (1) O que são biomateriais e suas principais características; (2) As áreas de estudo dos biomateriais; (3) As classes de biomateriais e suas aplicações; (4) Testes in vitro e in vivo para avaliar a biocompatibilidade.
Uma introdução a ciência dos biomateriais mencionando quais são os tipos e classificando seguindo uma correlação de biomateriais vs. materiais em geral.
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O Curso de Imersão em Odontologia Estética | Design do Sorriso é de natureza teórico/demonstrativo.
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Cimentos e cimentação - Fábio Robles FOUFF/NFFabio Robles
Alternativas de cimentação de restaurações indiretas - panorama e possibilidades - raciocínio prévio à escolha e a própria indicação da opção restauradora.
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A relação entre os alimentos que comemos e nossa saúde é clara. Na busca constante por alimentos mais saudáveis, ricos em compostos bioativos que promovam a saúde e o envelhecimento saudável, uma grande variedade de alimentos funcionais tem surgido no mercado.
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- Classificação dos seres vivos;
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CORDEIROS SUPLEMENTADOS COM ADITIVOS ALTERNATIVOS EM CONFINAMENTO E GAIOLA ME...Rafael Gauchinho
A quitosana é um polímero derivado da quitina (casca de crustáceos), e possui muitas características desejáveis do ponto de vista biotecnológico, sendo uma delas a ação antimicrobiana. A partir dessa necessidade o experimento 1 teve como objetivo avaliar a quitosana na alimentação de cordeiros confinados recebendo silagem de grão úmido de milho. Para o experimento de desempenho, foram utilizados 24 cordeiros mestiços Sulfollk x Texel, sendo 12 fêmeas e 12 machos inteiros, com idade de 4±0,5 meses, peso médio de 20±5 kg. Para o experimento de disgestão e metabolismo foram utilizados 10 cordeiros, 6 machos e 4 fêmeas com idade de 4±0,5 meses, com peso médio de 30±5 kg. Os animais foram divididos aleatoriamente em 2 quadrados latinos 5 x 5, acondicionados em gaiolas metabólicas. Os tratamentos utilizados foram: 1- Controle; 2- Quitosana (3g); 3- Narasina (24 mg/kg de MS); 4- Monensina e Virginiamicina (40 mg/kg de MS e 30 mg/kg de MS, respectivamente) e 5- Probiótico (3g).
1. INTRODUÇÃO AOS BIOMATERIAISINTRODUÇÃO AOS BIOMATERIAIS
Profa. Ms. Helainne T. Girão
II Semana da Química daII Semana da Química da
Faculdade de Educação deFaculdade de Educação de
Crateús – FAEC - UECECrateús – FAEC - UECE
26 a 30 de Agosto de 2013
Universidade Estadual do Ceará
2. 2
Revisando...
O que é um biomaterial?
Por que surgiram?
Quais as áreas que os Biomateriais podem ser estudados nos Materiais? E na Biologia?
Quais as áreas de estudo, que interdisciplinadas, estudam os Biomateriais?
Quais as classes dos Biomateriais?
Lembram de um pouco da História dele?
E as falhas? Por que ocorrem?
3. Revisando...
Quais as principais características que os biomateriais precisam ter?
Para que eles podem servir? Qual a utilidade deles?
Como podemos fazer a classificação deles?
3
10. Classificação dos Biomateriais
Segundo a natureza de fabricação;
Segundo resposta do tecido em que serão implantados ;
Segundo a performance mecânica;
Segundo a durabilidade mecânica;
Segundo as propriedades físicas.
10
12. Seleção de Materiais
Propriedades Físicas, Químicas e Mecânicas;
Resistência;
Módulo Elasticidade, Torsão ou Flexão (↓ Carga- Elastômeros);
Fadiga (suportar esforços sem provocar trincas - poliuretano,
poliestér e metais em geral);
12
13. Seleção de Materiais
Rugosidade (Integração Tecido - Implante como Implantes endoósseos
↑);
Taxa de Permeação;
Absorção de água - Certos materiais sofrem mudanças drásticas quando
úmido em relação as propriedades vistas anteriormente;
13
14. Seleção de Materiais
Bioestabilidade ;
Bioatividade;
Esterilização – Altera o estado energético da
superfície de um implante, alterando resposta celular
(Polímero – Raios Gama)
14
16. Classificação das Biocerâmicas
16
Tipo de Biocerâmica Interações com
tecidos
Exemplo
s
INERTE
Não há interações químicas
nem biológicas
Alumina
POROSOS
Ocorre o crescimento interno
dos tecidos através dos poros
Aluminatos e
HAP porosas
BIOATIVOS
Ocorre uma forte ligação na
interfase osso-implante
Biovidros,
HAP e Vitro-
Cerâmicas
REABSORVÍVEIS
São degradadas e substituídas
pelos tecidos
Fosfatos
Tricálcio
17. Materiais Naturais
17
Colágeno
– Proteína animal fibrosa;
– Função estrutural (presente em tendões, ossos,
vossos sangüíneo, intestino e cartilagem, etc);
– Corresponde a 30% da massa protéica total dos
mamíferos;
– Possui aproximadamente 3042 resíduos de
aminoácidos.
18. Materiais Naturais
18
QUITOSANA
– A quitosana é um polímero obtido a partir da N-
desacetilação da quitina. Esse biopolímero é o componente
estrutural da casca de crustáceos, insetos, moluscos e é
encontrado em células de alguns microrganismos.
– Aplicações
• Agente de Preenchimento Biológico;
• Sistemas de Liberação de Drogas;
• A quitosana e seus derivados tem sido explorados como
membranas para hemodiálise;
21. Propriedades dos Materiais
1. Ópticas :
Usa como estimulo a radiação eletromagnética ou luminosa, ocasionando índice de refração e refletividade;
Tipos de meios:
Transparente;
Translúcidos;
Opacos.
21
24. Propriedades dos Materiais
2. Elétricas:
O campo elétrico é estimulo para a condutividade elétrica e a constante dielétrica.
A taxa de aplicação e duração da aplicação do campo Elétrico depende da espessura e geometria da amostra.
24
26. Propriedades dos Materiais
26
Outras Características Elétricas dos Materiais:
Ferroeletricidade
– Definição: Materiais dielétricos
com polarização espontânea,
isto é, polarização na ausência
de campo.
– Ex. BaTiO3 (Perovskita)
– OBS: Acima de 127ºC, torna-se cúbica
Tc
27. Propriedades dos Materiais
27
Piezeletricidade
Quando determinado material é induzido a
polarização e um campo elétrico é estabelecido
através de uma amostra pela aplicação de forças
externas.
28. Propriedades dos Materiais
28
Magnetismo
– Fenômeno, segundo a qual os materiais impõe uma
força ou influência atrativa ou repulsiva sobre
outros materiais.
Dipolos Magnéticos
– As forças magnéticas são geradas pelos
movimentos de partículas carregadas
eletricamente.
30. Propriedades dos Materiais
30
As propriedades magnéticas macroscópicas dos materiais são uma
consequência dos momentos magnéticos que estão associados aos
e-
individuais.
Momento magnético líquido de um átomo é a soma dos
momentos magnéticos de cada um dos seus elétrons constituintes.
OBS: Átomos que possuem camadas eletrônicas totalmente preenchidas não
são capazes de serem magnetizados permanentemente . (Ex.: gases inertes
como He, Ne, Ar, etc..
31. Propriedades dos Materiais:
Tipos de Magnetismo
31
Diamagnetismo:
Forma muito fraca de magnetismo que é não
permanente e que persiste somente enquanto um
campo externo está sendo aplicado.;
Paramagnetismo: Uma forma relativamente fraca de
magnetismo que resulta do alinhamento independente
dos dipolos atômicos.
32. Propriedades dos Materiais
32
Ferromagnetismo:
Materiais metálicos possuem momento magnético
permanente na ausência de campo externo, manifestando
magnetizações muito grandes e permanentes.
H = 0
OBS: Materiais dia e paramagnéticos são
considerados não-magnéticos, pois exibem
magnetização só quando se encontram em
presença de campo externo.
33. Propriedades dos Materiais
33
Representa em termos de Capacidade Calorífica e
condutividade Térmica;
Entende-se como a resposta de um material à
aplicação de calor.
Calor
T α
34. Propriedades dos Materiais
34
Capacidade Calorífica
Propriedade que serve como indicativo da habilidade
de um determinado material tem para absorver na sua
vizinhança.
dT
dQ
C = Energia exigida para produzir
uma variação de temperatura
Cal / mol.K
ou J / mol.K
OBS: Por unidade de massa representa o calor específico (J / Kg.K)
35. Propriedades dos Materiais
35
Material Resistência a
Flexão (MPa)
Modulo de Elasticidade (GPa)
ZrO2 800 - 1500 205
Vitro Cerâmicos 247 120
Sílica Fundida 110 73
Vidro de Cal de
Soda
69 69
Esmalte Dente 70 14
Osso 150 20
HAP 100 10
Tabela de Resistência a Flexão e Módulo de
Elasticidade
40. Testes “in vitro” e “in vivo”
Testes “in vitro”
Tipo de resposta da interface tecido-material;
Imersão do material num meio acelular
Composição idêntica à do plasma humano
Imersão do material num meio celular
40
41. Testes “in vitro” e “in vivo”
Testes Biológicos
OBS: Ambas com condições rigorosamente
controladas e apenas determinam se o
material é ou não potencialmente bioativo.
Os pontos acima indicados são estudados
através de técnicas como a microscopia
eletrônica (SEM)
41
42. Testes “in vitro” e “in vivo”
Testes “In Vivo”
São fundamentais, uma vez que a
bioatividade, isto é, capacidade que o
material tem para induzir a precipitação de
estruturas apatíticas à sua superfície, só é
confirmada através deles.
42
43. Testes “in vitro” e “in vivo”
Testes em Coelhos da Raça New Zaeland
Massa Corpórea: 2,5 Kg
Perfuração do Fêmur: 1,6 mm de Ø por 3,3 mm
‡
Irrigação: Soro Fisiológico;
Ao furo foi adicionado HA misturado ao sangue
do animal
43
44. Testes “in vivo” e “in vitro”
Fechou-se o local com a pele do animal e suturou-
se;
Tratamento Pós Operatório:
O animal foi submetido a tratamento com
penicilina, subcutânea de Flunixin Meglumina
durante 3 dias e Rifamicina para cicatrização;
Não houve restrições na mobilidade do animal no
período pós-cirúrgico.
44
45. Testes “in vivo” e “in vitro”
O dia de implantação da amostra foi considerado
como dia zero ;
Após 30 dias, o fêmur foi extraído e colocado em
solução de formol 10 % antes de iniciar sua
preparação para a análise histológica.
45
47. Conclusões dos estudos “in vivo”
A análise de bioatividade mostra que todas as amostras
implantadas nos coelhos podem ser consideradas
biocompatíveis, já que são consideradas não tóxicas e não
causam inflamação e rejeitos na parte do animal, durante o
período de implantação;
As amostras implantadas nos coelhos apresentam nova
formação do tecido ósseo com a presença de células osteocítas.
47