BIC - Metais biodegradáveis para cages de fusão espinal: biodegradação, biocompatibilidade e biomecânica

• Processo: 25/02908-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2027
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Ana Paula Rosifini Alves
• Beneficiário: Ana Paula Rosifini Alves
• Pesquisador Responsável no exterior: Marta María Multigner Domínguez
• Instituição Parceira no exterior: Universidad Rey Juan Carlos, Móstoles (URJC), Espanha
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Pedro Yoshito Noritomi
• Vinculado ao auxílio: 22/14790-2 - Implantes biomiméticos de fusão espinhal para dores lombares (BioFusion), AP.TEM
• Assunto(s): Impressão tridimensional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biodegradable Metals | Interbody cage | 3D printing | Biomateriais e Materiais Biocompatíveis

Resumo

Os problemas ortopédicos afetam milhões de pessoas devido a fatores como o envelhecimento, doenças como a osteoporose e lesões acidentais. Os materiais comumente usados para cages de fusão espinal podem ser categorizados em metálicos e não metálicos. As cages usadas com mais frequência são feitos de materiais permanentes, como titânio (Ti) e poliéter-éter-cetona (PEEK). No entanto, as ligas de titânio podem levar à movimentação do implante e à instabilidade segmentar devido ao seu elevado módulo de elasticidade, produzindo o efeito stress-shielding. Por outro lado, o uso do PEEK é limitado por sua baixa biocompatibilidade, que pode desencadear respostas inflamatórias crônicas. Os materiais absorvíveis incluem magnésio (Mg) e outros materiais poliméricos. Com o enfraquecimento da resistência mecânica devido à degradação, os materiais podem não ser capazes de fornecer suporte suficiente, levando à falhas. Apesar do reconhecimento de seus possíveis benefícios, ainda há opções limitadas de materiais biodegradáveis, e os pesquisadores estão continuamente explorando novos tipos de materiais ou aprimorando os existentes para alcançar a funcionalidade desejada. Metais como Zn e Fe e suas ligas são os biomateriais metálicos degradáveis mais amplamente estudados. Além de explorar novos materiais biodegradáveis, implantes biodegradáveis específicos para pacientes podem ser desenvolvidos usando tecnologias de impressão 3D, extrusão e fusão seletiva a laser. Esses métodos permitem a criação de scaffolds biodegradáveis personalizados, projetados para atender às necessidades específicas de várias condições de tratamento. A impressão 3D está se tornando uma tecnologia que pode apoiar a transição de uma economia linear para uma economia circular no setor de fabricação. Na maioria das vezes, o processamento de biomateriais é caracterizado por uma economia linear, como é o caso dos implantes permanentes, por exemplo, que são removidos do corpo humano depois que a fratura óssea é corrigida.Por outro lado, a economia circular é um sistema projetado para eliminar o desperdício e promover o uso contínuo de recursos. Ela se baseia em três princípios: reduzir, reutilizar e reciclar. Notavelmente, os biomateriais de implantes bioabsorvíveis adotam totalmente os conceitos de economia circular e sustentabilidade, pois se dissolvem no corpo em uma taxa predeterminada. Consequentemente, os dispositivos produzidos resultarão de práticas de fabricação mais sustentáveis, alinhadas com os ODS 9 (Indústria, Inovação e Infraestrutura) e 12 (Consumo e Produção Sustentáveis), ao mesmo tempo em que se concentram no ODS 3 (Saúde e Bem-Estar). Nossa proposta de colaboração visa a produzir e comparar cages metálicas biodegradáveis feitas de ligas à base de Fe-Zn usando duas técnicas de impressão 3D: Impressão 3D baseada em extrusão e SLM (fusão seletiva a laser). (AU)