Desenvolvimento de tecnologia de biofabricação com laser infravermelho para recobrimento de próteses articulares com hidrogel

• Processo: 09/04842-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2009
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2011
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Pesquisador responsável: Rubens Maciel Filho
• Beneficiário: Marcele Fonseca Passos
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Hidrogéis
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: hidrogel | Laser Infravermelho | Próteses Articulares | Tecnologia de Biofabricação | Próteses Articulares

Resumo

Este projeto visa desenvolver pesquisa em biomateriais e biofabricação com objetivo bem definido no desenvolvimento de hidrogéis poliméricos para serem utilizados como superfície complacente em próteses articulares (próteses soft layered). Trata-se de uma etapa avançada no desenvolvimento de tecnologias que minimizem um dos maiores problemas que geram a falência das próteses articulares: o desgaste superficial sofrido por seus componentes. Este projeto será desenvolvido no Laboratório de Otimização, Projeto e Controle Avançado (LOPCA) sob responsabilidade do Prof. Dr. Rubens Maciel Filho com colaboração do pesquisador Dr. André Jardini e da pesquisadora Dra. Vanessa Petrilli Bavaresco. Ressalta-se que os resultados deste projeto serão compartilhados no INCT - Biofabricação na qual o laboratório faz parte. Além disto, este projeto complementa os resultados anteriores obtidos pelo grupo de pesquisa do Laboratório de Biomecânica Ortopédica do Núcleo de Medicina e Cirurgia Experimental da FCM/Unicamp, sob responsabilidade do Professor Dr William Dias Belangero, em relação ao desempenho biológico de dois hidrogéis reconhecidamente estudados como reparadores da cartilagem articular; o poli (metacrilato de 2- hidróxietila) - pHEMA. Estas linhas de pesquisas demonstram que hidrogéis de pHEMA apresentam boas propriedades físico-mecânicas nas condições fisiológicas de uma articulação natural afirmando sua potencialidade para o uso no reparo de pequenos defeitos de superfícies articulares onde foi avaliado o comportamento dos tecidos ao redor e no interior do enxerto, para longos períodos pós-implante (Bavaresco, 2008, 2004, 2003; Batista, 2008; Garrido, 2007; Malmonge & Belangero 2002).Ainda em projeto recente (CNPq nº. 150193/2004-1) complementando trabalhos anteriores a superfície complacente de hidrogéis à base de pHEMA (pHEMA-p(MMA-co-AA)) foi caracterizada em função de seu comportamento biológico e mecânico in vivo. Neste projeto, levando em consideração parâmetros diretos como a interação o comportamento dos tecidos ao redor da prótese, o comportamento do hidrogel em relação ao desgaste (in vivo) e, indiretamente, o regime de lubrificação a que o implante foi submetido, além da manutenção da integridade superficial quanto ao desgaste após 6 meses foram avaliados (Bavaresco, 2008; Garrido, 2007). Um dos resultados mais importantes e que motiva a continuidade desta linha de pesquisa foi a observação que o desempenho mecânico ideal dos hidrogéis para aplicação como cartilagem articular está diretamente relacionada com a resistência mecânica do substrato ao qual este está sendo suportado. Quando o hidrogel é implantado recobrindo substratos mecanicamente resistentes, como o polietileno de ultra-alto peso molecular, seu comportamento mecânico se torna ideal para a aplicação desejada, que é suportar e distribuir a carga aplicada durante o movimento favorecendo a formação de um regime de lubrificação entre as superfícies. Neste projeto, propomos o desenvolvimento de tecnologia de biofabricação com laser infravermelho para o recobrimento de substratos de polietileno de ultra-alto peso molecular, polímero reconhecidamente utilizado na confecção de próteses ortopédicas, com superfície complacente (hidrogéis de pHEMA) bem como sua a avaliação tribológica in vitro em tribometros do tipo pino-placa e simulador de quadril. Esta tecnologia aditiva, onde camadas de hidrogel são depositadas e irradiadas pelo laser de infravermelho, curando-as (reticulação), utiliza informação de modelos CAD para varrer a trajetória do desenho do substrato de polietileno de ultra alto peso molecular, possibilitando o recobrimento. O desenvolvimento desta técnica compreende ainda a utilização de sistemas de dados de imagiologia médica (Tomografia, Ressonância, entre outros) e a aplicação da digitalização (Engenharia Reversa) para produzir a imagem digital da geometria do substrato de polietileno de ultra alto peso molecular (Costa, 2008; Jardini, 2008; Jardini)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

PASSOS, Marcele Fonseca. Desenvolvimento de tecnologia de biofabricação com laser infravermelho para recobrimento de próteses articulares com hidrogel. 2011. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química Campinas, SP.