BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICABIOMATERIAIS E BIOMECÂNICATQ-064TQ-064

Universidade Federal do ParanáUniversidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaSetor de Tecnologia

Depto de Engenharia Química Depto de Engenharia Química Prof. Dr. Mário José DallavalliProf. Dr. Mário José Dallavalli

TQ-064 – BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICATQ-064 – BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICA

Conteúdo das aulas:Conteúdo das aulas:

Aula 1 -Aula 1 - Introdução a Biomateriais e Biomecânica Introdução a Biomateriais e Biomecânica √√ Aula 2 - Aula 2 - Propriedades gerais e superficiais dos Propriedades gerais e superficiais dos

materiais materiais √√ Aula 3 - Aula 3 - Biomateriais MetálicosBiomateriais Metálicos √√ Aula 4 - Aula 4 - Biomateriais Poliméricos Biomateriais Poliméricos √√ Aula 5 - Aula 5 - Mecânica dos Polímeros e HidrogelsMecânica dos Polímeros e Hidrogels √√ Aula 6 - Aula 6 - Biodegrabilidade de PolímerosBiodegrabilidade de Polímeros √√

1 Polímeros Biodegradáveis1 Polímeros Biodegradáveis Polímeros desenhados para quebra sob certas condiçõesPolímeros desenhados para quebra sob certas condições

– Ocorrendo pela clivagem das cadeias, das ligações entrecruzadas Ocorrendo pela clivagem das cadeias, das ligações entrecruzadas ou de ambasou de ambas

Também; bioerosão, bioabsorção, e bioreabsorçãoTambém; bioerosão, bioabsorção, e bioreabsorção– ““Bio” indica neste caso atividade enzimáticaBio” indica neste caso atividade enzimática

ErosãoErosão– Polímeros insolúveis em água, por erosão tornam-se em produtos Polímeros insolúveis em água, por erosão tornam-se em produtos

solúveissolúveis

Absorção ou reabsorçãoAbsorção ou reabsorção– Atividade celular tal como a fagocitoseAtividade celular tal como a fagocitose

Vantagem principalVantagem principalDesnecessária a remoção após o usoDesnecessária a remoção após o uso

2 Usos2 Usos

Aplicação temporáriaAplicação temporária– Suporte mecânicoSuporte mecânico

Enxertos ou extensores temporáriosEnxertos ou extensores temporários Fixação de ossos (parafusos e placas)Fixação de ossos (parafusos e placas) Reparação de feridas ou curativosReparação de feridas ou curativos

– SuturasSuturas– AdesivosAdesivos

Baixa transferência de esforços e tensõesBaixa transferência de esforços e tensões– Guia para células e tecidosGuia para células e tecidos

CartilagensCartilagens NervosNervos

Usos (cont.)Usos (cont.)

Barreiras temporáriasBarreiras temporárias– Prevenção de aderênciaPrevenção de aderência– Pele artificialPele artificial– Previne a desidratação em vítimas de queimaduras até que a pela Previne a desidratação em vítimas de queimaduras até que a pela

possa regenerarpossa regenerar– Evitam ligação indesejada entre materiaisEvitam ligação indesejada entre materiais

Liberação programada de medicamento (Drug delivery)Liberação programada de medicamento (Drug delivery)– Sistemas implantados desenhados para liberação controladaSistemas implantados desenhados para liberação controlada– Desenhados para controlar a taxa de liberaçãoDesenhados para controlar a taxa de liberação

Dispositivos multifuncionaisDispositivos multifuncionais– Funções mecânicas e de liberação controlada de medicamentosFunções mecânicas e de liberação controlada de medicamentos

3 Classes3 Classes Erodível superficialmenteErodível superficialmente

– PolianidridosPolianidridos– PoliortoestersPoliortoesters

CristaisCristais Degradáveis no todoDegradáveis no todo

– PoliésteresPoliésteres– PoliamidasPoliamidas– PolicarbonatosPolicarbonatos– FosfonitrílicosFosfonitrílicos

Degradável por enzimasDegradável por enzimas– PoliésteresPoliésteres– PolicarbonatosPolicarbonatos– Polímeros naturais (proteínas, polissacarídeos)Polímeros naturais (proteínas, polissacarídeos)

Conjugados covalentemente ligados ao medicamento Conjugados covalentemente ligados ao medicamento (sensíveis ao pH)(sensíveis ao pH)– Poliacrilatos, metacrilatosPoliacrilatos, metacrilatos– CarboidratosCarboidratos

4 Degradação4 Degradação

Degradação hidrolíticaDegradação hidrolítica Degradação EnzimáticaDegradação Enzimática Estrutura químicaEstrutura química

– Tipo grupamento (Linkage type)Tipo grupamento (Linkage type)– Grupos vizinhos (Neighboring groups)Grupos vizinhos (Neighboring groups)– Normalmente por hidróliseNormalmente por hidrólise

Água torna-se importanteÁgua torna-se importante

Degradação (cont.)Degradação (cont.)

Morfologia do PolímeroMorfologia do Polímero– Fases cristalinas são relativamente inertesFases cristalinas são relativamente inertes– Hidrólise é favorecida por baixos valores de Tg Hidrólise é favorecida por baixos valores de Tg

(aumenta com o aumento da temperatura)(aumenta com o aumento da temperatura)– Estrutura secundáriaEstrutura secundária– HidrofiliaHidrofilia

Aditivos, impurezas e grupos terminaisAditivos, impurezas e grupos terminais– Poliésteres catalisados por ácido ou basePoliésteres catalisados por ácido ou base– Polianidridos são catalisados por bases, inibidos por Polianidridos são catalisados por bases, inibidos por

ácidoácido– Poliortoesters são catalisados por ácido, inibidos por Poliortoesters são catalisados por ácido, inibidos por

basesbases

5 Poliésteres5 Poliésteres PrincipaisPrincipais

– Ácido PoliglicólicoÁcido Poliglicólico– Ácido PolilacticoÁcido Polilactico

As vezes copolimerizadosAs vezes copolimerizados

Mecanismo de biodegradaçãoMecanismo de biodegradação– Hidrólise da parte principal de ligações Ester, por grupos terminais Hidrólise da parte principal de ligações Ester, por grupos terminais

“– COOH” “– COOH” Modificação das taxas de degradaçãoModificação das taxas de degradação

– Peso molecular inicialPeso molecular inicial– CopolimerizaçãoCopolimerização– Blenda de dois ou mais polímerosBlenda de dois ou mais polímeros– Bloqueio de grupos terminaisBloqueio de grupos terminais

Taxa de biodegradaçãoTaxa de biodegradação– Hidrólise da parte principal pode causar um considerável período Hidrólise da parte principal pode causar um considerável período

de indução antes da perda de massa e liberar o medicamentode indução antes da perda de massa e liberar o medicamento

FimFim

Até a próxima aulaAté a próxima aula