Uso de metais para aplicações biomédicas

Os metais são uma classe importante de materiais, tendo imensas aplicações na indústria eletrônica, construção civil, automobilística e aeroespacial. Muitas das aplicações utilizam as propriedades específicas destes materiais, baseados fundamentalmente na sua ligação metálica, que confere ótima condução elétrica, resistência mecânica e brilho, por exemplo. Neste panorama, a utilização de metais para a aplicação biomédica já é uma prática desde a antiguidade, onde povos antigos utilizavam ouro, ferro e latão na substituição de órgãos e tecidos. Dentro desta área, a parte ortopédica é uma das principais regiões de ação dos metais.

A ortopedia cuida basicamente do tratamento de lesões e doenças do sistema muscular e ósseo do corpo, ou seja, qualquer problema que comprometa o sistema locomotor do corpo. Com isso, algumas das principais áreas de trabalho do ortopedista são braços, mãos, dedos, coluna, quadril, pernas, joelho e tornozelo. Os materiais em ortopedia dividem-se em dois grupos principais, os dispositivos de fixação interna e externa, e os implantes substiuidores de juntas. Os dispositivos de fixação têm a função de providenciar uma região mecânica adequada para a cura da fratura, esta classe é formada pelos pinos, fios, arames, parafusos, placas e pregos intramedulares. Os implantes têm o objetivo de substituir uma parte do corpo e deve reproduzir as propriedades específicas da região, neste grupo enquadram-se os implantes de quadril, joelho, tornozelo, ombro, cotovelo, dedo e disco intervertebral.

As propriedades mecânicas, químicas e biológicas devem analisadas cuidadosamente antes de realizar a inserção do material no corpo humano, pois uma falha do implante ocasiona uma cirurgia de revisão, que muitas vezes oferece grande cuidado e risco para o paciente. Primeiramente as propriedades mecânicas devem reproduzir o máximo possível á região óssea ao qual ele está substituindo, pois pode causar dor ao paciente e consecutiva falha do implante. Dentre as propriedades mecânicas (limite de escoamento, resistência mecânica, tenacidade à fratura e etc), destaca-se o módulo de elasticidade, que em discordância elevada com o osso pode levar ao efeito de stress shielding, que é um fenômeno que enfraquece a região óssea em contato com o implante. Propriedades químicas como resistência á corrosão é importante, pois os fluidos corpóreos podem corroer facilmente o material e liberar íons tóxicos e alergênicos no organismo. E com relação à parte biológica, além da biocompatibilidade, que todo material dessa área deve ter, também necessita-se de uma considerável osseointegração com o tecido biológico, que facilita assim a adaptação do implante com o corpo.

A área ortopédica utiliza toda a classe de materiais, como as cerâmicas (alumina, zircônia e fosfato de cálcio), polímeros (polietileno, polimetilmetracrilato, naylon e ácido poliláctico) e os compósitos (fibras de carbono e materiais porosos). Com relação aos metais, os materiais ortopédicos constituem-se em sua maioria do aço inoxidável, ligas de Co-Cr ou ligas de titânio.

O aço inoxidável foi uma das primeiras ligas utilizadas para este fim, ganhou seu espaço em virtude do amplo estudo do material para uso em automóveis, aviões e infra-estrutura. O aço possui ótima resistência mecânica, resistência à corrosão e tem baixo custo

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