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Estudo e modelagem do processo de produção do polimetilmetacrilato para a fabricação de tecido ósseo artificial

Processo: 09/09092-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de janeiro de 2010
Vigência (Término): 31 de outubro de 2013
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Rubens Maciel Filho
Beneficiário:Lamia Zuniga Linan
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas, SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:08/57860-3 - BIOFABRIS - Instituto de Biofabricação, AP.TEM
Assunto(s):Biomateriais   Processos químicos   Polimetil metacrilato

Resumo

A geração de polímeros representa uma proporção bastante considerável da produção anual das indústrias químicas, sendo responsável pelo grande crescimento desse setor nos últimos anos. Entre os polímeros produzidos, destaca-se o Polimetilmetacrilato (PMMA), considerado um polímero "popular" por seu alto consumo em engenharia, como conseqüência de sua versatilidade e segurança. O PMMA é obtido a partir da polimerização em solução por radical livre do monômero Metacrilato de Metila (MMA). O Processo é realizado em um reator seqüencial em batelada (BATCH), amplamente usado na indústria pela sua viabilidade e flexibilidade de operação. Durante o processo, busca-se controlar a temperatura do reator ou a taxa de alimentação do iniciador, usando modelos determinísticos acoplados a ótimas metodologias de controle. No campo da medicina, o PMMA tem demonstrado altas potencialidades de uso pelas suas qualidades de bio-compatibilidade, fácil manipulação e baixa toxicidade, possuindo aplicações, por exemplo, na fabricação de: cimento ósseo, lentes de contato intra-oculares, parafuso de fixação óssea, enchimento de cavidades ósseas de crânio e defeitos, e estabilização de vértebras de pacientes com osteoporoses. Por meio da Prototipagem Rápida (RP), é possível desenvolver Tecidos de Engenharia (TE) para regenerar tecidos humanos ósseos ou orgânicos. Para o desenho e fabricação do TE, é importante considerar suas características e propriedades críticas como a porosidade, a razão entre área de superfície e volume, o tamanho de poro, a inter-conectividade do poro, a resistência estrutural, a forma ou a geometria global e a bio-compatibilidade. Os tecidos são elaborados a partir de modelos virtuais projetados no computador usando softwares de desenho assistido por computador, como o CAD. Entre as técnicas de RP, destaca-se a Sinterização Seletiva a Laser (SLS), a qual se baseia na sinterização localizada de um material termoplástico em pó pela ação do calor de um raio infravermelho de laser de CO2, contido em um dispositivo específico. Durante a sinterização, o feixe do laser atua seletivamente sobre a superfície das partículas de pó do polímero, aumentando a temperatura deste, até atingir o seu ponto de fusão. Desta forma, as partículas fundem e se ligam para formar o sólido, camada a camada. Através da pesquisa de pós-doutorado descrita no projeto a seguir, serão desenvolvidos os seguintes tópicos principais: polimerização em solução por radical livre do MMA em um reator BATCH com sistema de refrigeração; formulação de um modelo mais elaborado que descreva a polimerização do PMMA no reator e que permita calcular o perfil de temperatura ótimo resultante da formação do polímero, além dos pesos moleculares médios ponderal e numérico desejados; determinação das propriedades físico-químicas do polímero formado via DSC, sendo realizadas, principalmente, análises reológicas; e avaliar o potencial do produto para a fabricação de tecidos ósseos artificiais, sobretudo do fêmur, via RP por SLS. A pesquisa será realizada em um período total de 4 anos, e terá como sede o Laboratório de Otimização Projeto e Controle Avançado (LOPCA), do Departamento de Engenharia Química (DPQ) da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) (AU)

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