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Processamento, caracterização microestrutural e propriedades anelásticas de metais celulares do sistema Ti-Ta para fins de regeneração óssea

Processo: 10/06274-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2010
Vigência (Término): 30 de abril de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
Pesquisador responsável:Carlos Roberto Grandini
Beneficiário:Samira Lea Medina Ruiz
Instituição-sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil

Resumo

O crescente aumento na expectativa de vida da sociedade tem resultado numa igual demanda e procura por biomateriais metálicos. O osso é um dos poucos tecidos humanos que tem a capacidade de se regenerar sozinho, desde que este defeito tenha certo limite. Cicatrizações ósseas indevidas podem ter consequências muito grandes como perda de algumas funções motoras. Uma tentativa para reabilitação do tecido perdido é a substituição do tecido ósseo através da utilização permanente de implantes ortopédicos, feitos a base de metais, cerâmicas, polímeros e compósitos. Diversos materiais têm sido testados com o objetivo de aplicação com substitutos ou regeneradores ósseos, porém, a grande maioria dos materiais utilizados para fins de regeneração óssea são biocerâmicas como hidroxiapatita, alumina, zircônia, fosfatos de cálcio, vidros, etc. Além dos aspectos biológicos, um dos fatores que estimulam o crescimento ósseo é o aspecto poroso destas cerâmicas; poros com tamanhos variando entre 100 e 200µm permitem o crescimento de osteoblastos acima e dentro dos poros, levando a formação de osteróides que mineralizam dentro ou fora do implante ósseo. Microporos nas paredes dos "macroporos" são importantes para fixação efetiva de células e do implante. Dessa forma, pesquisas se voltam hoje ao desenvolvimento de materiais metálicos porosos (metais celulares). Os metais celulares se caracterizam por apresentarem uma grande quantidade de vazios em seu interior, delimitados por paredes metálicas. Este arranjo fornece uma combinação de propriedades bastante peculiares, como baixa densidade, somando-se a alta rigidez e grande capacidade de absorção de energia. Em termos biológicos, estes metais porosos oferecem arquitetura muito propícia para uso como regeneradores ósseos, pois a topagrafia da superfície das paredes dos poros compõe uma chave muito importante na interação material/matriz óssea, sendo assim um adesivo ósseo. O titânio e algumas de suas ligas têm sido vastamente usados na fabricação de próteses e dispositivos especiais nas áreas médica e odontológica desde 1970 devido às suas propriedades como baixos valores de módulo de Young, resistência à corrosão e características de biocompatibilidade. As propriedades importantes e interessantes para aplicação médica do titânio são resistência à corrosão, biocompatibilidade, bioadesão, módulo de elasticidade reduzido (quando comparado a outras ligas), resistência à fadiga, facilidade de processamento e ainda seu carater não tóxico. Isto particulariza o titânio para aplicações em próteses articulares, implantes dentários e outras aplicações médicas. Pesquisas recentes com biomateriais metálicos têm indicado que ligas que contenham elementos não tóxicos e bioinertes, como nióbio, zircônio, molibdênio, e tântalo como elementos de liga adicionados ao titânio são materiais promissores para tais fins. Assim, muitos estudos tem se voltado a ligas binárias de titânio que contenham os elementos acima citados como elementos de liga. Entre estes se inclui o sistema Ti-Ta e hoje em dia existem um crescimento grande na utilização de ligas de titânio confeccionadas em formatos porosos, ou seja, metais celulares. Sabendo-se que as propriedades de metais celulares, incluindo módulo de elasticidade, são dependentes da arquitetura de seus poros, este trabalho tem como objetivo processar metais celulares de Ti-Ta (através de prototipagem rápida), caracterizar suas macro e microestruturas, fazendo uma relação entre a densidade e quantidades de poros nas propriedades anelásticas deste material (módulo de elasticidade) e ainda verificar a regeneração óssea, utilizando animais de laboratório. (AU)