Um novo conceito para produzir materiais bio-funcionalizados com gradiente de propriedades para implantes ortopédicos

Resumo

Reabsorção óssea e infecção são algumas das principais causas que levam à falha de implantes ortopédicos. Entre outras causas, a reabsorção óssea é atribuída ao efeito de stress shielding e/ou à ativação excessiva de osteoclastos (células de reabsorção óssea) induzida por partículas geradas por desgaste mecânico do implante. Por sua vez, a infecção é devida à colonização da superfície do implante por microrganismos.Enquanto que o stress shielding depende essencialmente das propriedades elásticas (módulo elástico) globais do material, o desgaste mecânico, a osseointegração e a colonização por microorganismos dependem das características da superfície do implante. Outro problema clínico grave está associado à degradação acelerada por desgaste e corrosão que ocorre na junção entre a cabeça femoral e a haste dos implantes do quadril, onde degradação acelerada é comumente observada.Este projeto incidirá no desenvolvimento de um novo conceito para a fabricação de ligas de titânio tipo b (com baixo módulo de elasticidade, portanto, mais apropriadas para minimizar o efeito de stress shielding) com gradiente de propriedades destinadas a contribuir para a minimização desses problemas. O projeto se concentrará em ligas dos sistemas Ti-Zr-Mo e Ti-Nb. Os conceitos de materiais com gradiente de função (FGMs) e superfícies com gradiente de função (FGSs) serão aplicados para:- Produzir as ligas de estrutura b com gradiente de distribuição de partículas cerâmicas (da superfície para o interior) de forma a combinar um módulo de elasticidade global baixo com uma alta resistência ao desgaste na superfície. Com esta abordagem, pretende-se contribuir para uma minimização da degradação da ligação entre a cabeça e a haste femoral;- Bio-funcionalizar a superfície dos materiais com filmes com gradiente de propriedades, a fim de proporcionar bio-seletividade (melhoria do processo de osseointegração, minimizando as possibilidades de colonização por microrganismos) e resistência à degradação por tribocorrosão. (AU)