Aplicações Da Biomimética Em Cerâmica

Universidade Federal do Espírito Santo

Curso de Engenharia Ambiental

Aplicações da Biomimética em Cerâmica

Introdução

Os materiais cerâmicos são conhecidos desde os tempos mais remotos. Eles têm seu nome derivado da palavra grega “keramus”, que significa barro queimado, pois os utensílios feitos desse material, como panelas e vasilhames de água, eram obtidos à partir da argila moldada e submetida à queima. Atualmente, este termo se refere também a todo material inorgânico não metálico obtido após tratamento térmico a altas temperaturas, por exemplo: pisos, louças para banheiro, vidros, fibras óticas, utensílios culinários, combustível nuclear, implantes ósseos e dentários, entre outros. Esta classe de materiais apresenta propriedades específicas como alta estabilidade química, resistência à corrosão e ao calor, entre outras.

Objetivo

Neste trabalho abordaremos os implantes dentários e a substituição de ossos, que se tratam das aplicações biomiméticas das cerâmicas.

Desenvolvimento

Os processos cerâmicos podem ser classificados em “cerâmica tradicional” e “cerâmica avançada” (cerâmica fina ou cerâmica de alta tecnologia). Na cerâmica tradicional, as matérias-primas geralmente são utilizadas após beneficiamento, ou seja, separação de impurezas por processos físicos. De modo geral, não são submetidas a reações químicas, portanto, considera-se que a matéria-prima é natural. Já no caso das cerâmicas avançadas, normalmente, trabalha-se com matérias-primas sintéticas, ou seja, obtidas por meio de reações químicas.

Naturais – são aquelas utilizadas como extraídas da natureza ou que foram submetidas a algum tratamento físico para eliminação de impurezas indesejáveis, ou seja sem alterar a composição química e mineralógica dos componentes principais.

Sintéticas – são aquelas que individualmente ou em mistura foram submetidas a um tratamento térmico, que pode ser calcinação, sinterização, fusão e fusão/redução e as produzidas por processos químicos.

Matérias-Primas Naturais: Matérias-Primas Sintéticas:

Agalmatolito Alumina

Andalusita - Cianita - Silimanita Alumina Calcinada para Cerâmica

Argila Alumina Eletrofundida Marrom (óxido de alumínio eletrofundido marrom)

Bauxito Alumina eletrofundida branca (oxido de alumínio eletrofundido branco)

Calcita Alumina Tabular

Cromita Carbeto de Silício

Dolomita Cimento Aluminoso

Feldspato Mulita - Zircônia

Filitos Cerâmicos Espinélio

Grafita Sílica Ativa

Magnesita Magnésia

Materiais Fundentes Diversos Mulita Sintética

Pirofilita

Quartzo

Talco

Wollastonita

Zirconita

A cerâmica tradicional engloba a maior parte da produção cerâmica, pois utiliza matérias-primas de baixo custo e abundantes na natureza, como argilas, feldspatos, calcários e outros minerais cristalinos inorgânicos não metálicos. Envolve os processos de fabricação de cerâmica estrutural, tais como: tijolos, telhas e blocos; revestimentos, como pisos e azulejos; cerâmica branca, como louça sanitária, de mesa ou artística, entre outros.

As cerâmicas avançadas, por sua vez, são utilizadas nas mais diversas áreas, tais como:

• Bioquímica: em implantes dentários e substituição de ossos;

• Eletroeletrônica: em sensores, sonares, supercondutores e capacitores;

• Mecânica: em ferramentas de corte, membranas;

• Ótica: em fibras óticas, material fluorescente;

• Térmica: como substratos;

• Nucleares: nos combustíveis.

Biomateriais

A primeira geração de biomateriais foi baseada na busca de materiais inertes, ou seja, que seriam teoricamente ignorados pelos tecidos vizinhos, sem provocar reações inflamatórias ou infecciosas no local da implantação. Mais tarde, pesquisadores introduziram o princípio da bioatividade, ou a capacidade que alguns materiais possuem de provocar a ligação com tecidos vivos, sem formar a camada fibrosa que o separa do tecido. O novo conceito deu origem a mais uma classe de biomateriais: os materiais bioativos.

Em diversas situações, os biomateriais podem ser úteis para reconstituição ou substituição de tecidos naturais do corpo. Nem sempre o organismo aceita os materiais implantados, fato que atormenta os médicos e faz muitos pacientes voltarem à mesa de cirurgia. Este é um problema que os engenheiros também tentam resolver, através das pesquisas com as cerâmicas bioativas, materiais que interagem com os tecidos a sua volta, se fixando sem causar nenhum “susto” ao organismo, eliminando a possibilidade de desgaste.

No Brasil, os materiais bioativos são desenvolvidos pelo Departamento de Engenharia Metalúrgica e dos Materiais da UFMG, através do Núcleo de Desenvolvimento de Biomateriais, que concentra todas as pesquisas da área. O núcleo, que coloca Minas Gerais como referência nacional neste campo de pesquisa, é coordenado pela Prof.a Marivalda de Magalhães Pereira, e tem o apoio financeiro da FAPEMIG.

No Brasil, apenas o pó de hidroxiapatita é fabricado por algumas empresas. Outras formas de materiais bioativos, apesar de desenvolvidos aqui através da pesquisa, não são produzidas em escala industrial. Até agora só estão disponíveis os importados do Japão, Europa e América do Norte, que produzem e comercializam materiais bioativos em diversas formas. Está claro que, além de oportuno, “é de extrema importância e urgência para o país o desenvolvimento tecnológico de biomateriais e a transferência desta tecnologia para o setor produtivo”, como afirma a pesquisadora