Universidade Federal do Paran Setor de Tecnologia Depto

Universidade Federal do Paraná Setor de Tecnologia Depto de Engenharia Química Prof. Dr. Mário José Dallavalli BIOMATERIAIS E BIOMEC NICA TQ-064

Bibliografia recomendada – CALLISTER, W. D. , Materials science and engineering an introduction, John Wiley, 4ª Ed, 1994. – VAN VLACK, L. H. , Princípios de ciência e tecnologia dos materiais, Campus, 5ª Ed, 1983. – VAN NOORT, R. , Introdução aos materiais dentários, 2ª. Ed. , 2004. – ELIAS, C. N. e LOPES, H. P. , Materiais dentários: ensaios mecânicos, 1ª Ed. , 2007. – BUDDY, D. R. , Biomaterials science. . – JOON, B. P. , Biomaterials: principles and applications, 1985.

Biomateriais e Biomecânica “Overview” O que é um biomaterial? § É um material “não-vivo” usado em um dispositivo médico com intenção de interação com sistemas biológicos § Não é necessariamente um dispositivo médico

Tipos de Biomateriais – Metais Caracterizados pela ligação metálica. – Polímeros Cadeias longas e moléculas com unidades repetidas. – Cerâmicos Compostos inorgânicos com ligações iônicas e covalentes. – Compósitos e Outros PRF, Vidro (sólidos amorfos) e carbono.

Biomaterial

Biomaterial Biocompatibilidade X Propriedades Haste e Esfera: Liga Ti = 90% Al = 06% V = 04% Alta resistência mec. Taça Acetabular: P. E. = Ultra-Alto p. m. Coef. Atrito Baixo Fixação: Cimento ósseo acrílico Polimerizado in situ

O que é Biocompatibilidade? § Biocompatibilidade é a habilidade de um material em ser compatível com a vida, em especial, novos materiais compatíveis com o corpo humano. § São especificamente desenhados em função da aplicação. § Estes materiais têm de obedecer a um vasto número de parâmetros de modo a serem biocompatíveis. § A biocompatibilidade é essencial para a implementação in-vivo dos biomateriais, de modo a minimizar quaisquer possíveis reações de rejeição. § A esterilidade do biomaterial é uma propriedade extremamente importante na área dos biomateriais

Biocompatibilidade X Propriedades de Comparação: Módulo de Elasticidade – Limite de Escoamento – Limite de Resistência – Alongamento na Fratura – Resistência de Fadiga – Taxa de Corrosão

Assuntos relacionados a Biomateriais § § § § § Toxicologia Biocompatibilidade Cura Localização anatômica Requisitos mecânicos e de performance Processos industriais de fabricação Ética Agências reguladoras – ANVISA, FDA Natureza interdisciplinar

Propriedades dos Materiais § § § Falha nos materiais Fratura Deformação plástica Tensões e deformações críticas Fadiga, falha sobre condições cíclicas

Curva Tensão-Deformação (cont. ) Tensão, � (MPa) 500 Limite de escoamento Elástica Plástica 250 fratura 0 0 0. 02 0. 04 0. 05 0. 08 Deformação, Є (mm/mm) O Módulo de Young, E, (ou módulo de elasticidade) é dado pela derivada da curva na região linear. 0. 002 0. 004 0. 005 0. 008 0. 010 Deformação, Є (mm/mm) Como não existe um limite claro entre as regiões elástica e plástica, define-se o Limite de escoamento, como a tensão que, após liberada, causa uma pequena deformação residual de 0. 2%. 0. 10 0

Propriedades Mecânicas dos Metais • Região elástica (deformação reversível) • Região plástica (deformação quase toda irreversível) • Módulo de Young ou módulo de elasticidade => (derivada da curva na região elástica (linear) • Limite de escoamento (yield strength) => define a transição entre região elástica e plástica => tensão que, liberada, gera uma deformação residual de 0. 2%. • Limite de resistência (tensile strength) => tensão máxima na curva de engenharia.

Dinâmica • Em geral, somente sistemas oscilatórios dinâmicos são críticos para sistemas usinados • O modelo massa-mola e geralmente utilizado

Dinâmica • A freqüência natural eh ponto de máxima oscilação quando a energia e armazenada mais rapidamente do que dissipada

Dinâmica O circuito elétrico análogo e um circuito RLC com função de transferência =

Dinâmica Q e o fator de qualidade e mede as perdas do sistema

Dinâmica § Sistemas de Torção tem relações similares § Tensões estáticas são multiplicadas por Q na dinâmica § Amortecimento gera ruído

Trabalho para casa 1. Usando suas próprias palavras dê uma definição simples de tensão e deformação. 2. Relacione quatro tipos de biomateriais e os principais usos de cada um deles. 3. Defina Biocompatibilidade e relate duas aplicações nas quais a definição pode variar. 4. Quais são os metais tipicamente usados em aplicações biomédicas, esclareça porque são aplicáveis e quais propriedades os tornam bons biomateriais. 5. Relacione 5 empresas brasileiras que produzem biomateriais, indicando a aplicação. Enviar as respostas para dallavalli. engquim@ufpr. br

Fim Ate a próxima aula