Trauma, degeneração e doenças frequentemente tornam necessária a reparação ou substituição cirúrgica. Quando uma pessoa tem uma dor articular a principal preocupação é o alívio da dor e o retorno a um estilo de vida saudável e funcional. Isso geralmente requer a substituição de peças esqueléticas que incluem joelhos, quadris, articulações dos dedos, cotovelos, vértebras, dentes e reparo da mandíbula. O mercado mundial de biomateriais é avaliado em cerca de 24.000 milhões de dólares. As aplicações ortopédicas e odontológicas representam aproximadamente 55% do total do mercado de biomateriais. Os produtos ortopédicos em todo o mundo ultrapassaram US$ 13 bilhões em 2000, um aumento de 12% em relação ao faturamento de 1999. Espera-se que a expansão nestas áreas continue devido ao número de fatores, incluindo o envelhecimento da população, uma preferência crescente de candidatos mais jovens para a cirurgia, melhorias na tecnologia e estilo de vida, um melhor entendimento da funcionalidade corporal, melhor estética e necessidade de melhor função.
Biomateriais
Biomaterial por definição é “uma substância não-droga adequada para inclusão em sistemas que aumentem ou substituam a função dos tecidos ou órgãos do corpo”. Desde há um século atrás foram desenvolvidos materiais e dispositivos artificiais até um ponto em que eles podem substituir vários componentes do corpo humano. Estes materiais são capazes de estar em contacto com fluidos e tecidos corporais por longos períodos de tempo, ao mesmo tempo que provocam poucas ou nenhumas reacções adversas.
Desenvolvimento Histórico de Biomateriais
Algumas das primeiras aplicações de biomateriais foram tão antigas como na Fenícia antiga, onde os dentes soltos eram ligados com fios de ouro para atar os dentes artificiais aos dentes vizinhos. No início do século XIX, as placas ósseas foram implementadas com sucesso para estabilizar as fracturas ósseas e acelerar a sua cicatrização. Enquanto na época dos anos 50 aos 60, a substituição dos vasos sanguíneos estava em ensaios clínicos e as válvulas cardíacas artificiais e as articulações da anca estavam em desenvolvimento.
Factores de Desenho para Biomateriais
Even nas fases preliminares desse campo, cirurgiões e engenheiros identificaram materiais e problemas de desenho que resultaram na perda prematura da função do implante por falha mecânica, corrosão ou biocompatibilidade inadequada do componente. Os factores chave na utilização de um biomaterial são a sua biocompatibilidade, biofuncionalidade e disponibilidade em menor escala. As cerâmicas são candidatas ideais com respeito a todas as funções acima, exceto pelo seu comportamento frágil.
Materiais de implante
Foi aceito que nenhum material estranho colocado dentro de um corpo vivo é completamente compatível. As únicas substâncias completamente compatíveis são aquelas fabricadas pelo próprio corpo (autógenas) e qualquer outra substância que seja reconhecida como estranha, inicia algum tipo de reação (resposta do tecido hospedeiro). Os quatro tipos de respostas, que permitem diferentes meios de conseguir a fixação dos implantes ao sistema esquelético muscular, são dados na Figura 1.
Figure 1. Classificação dos biomateriais de acordo com a sua bioactividade (a) implante dentário de alumina bioinerte, (b) revestimento bioactivo de hidroxiapatite num implante dentário metálico, (c) bioglass de superfície activa e (d) fosfato tricálcico bioresorbível ( impant.
Biomateriais Classificações
Quando um material sintético é colocado dentro do corpo humano, os tecidos reagem ao implante de várias formas, dependendo do tipo de material. O mecanismo de interação dos tecidos (se houver) depende da resposta dos tecidos à superfície do implante. Em geral, existem três termos nos quais um biomaterial pode ser descrito ou classificado como representando as respostas dos tecidos. Estes são bioinert, biorresorbable e bioactive, que são bem cobertos por uma série de excelentes artigos de revisão.
Bioinert Biomaterials
O termo bioinert refere-se a qualquer material que uma vez colocado no corpo humano tem uma interacção mínima com o tecido circundante, exemplos destes são o aço inoxidável, titânio, alumina, zircónia parcialmente estabilizada e polietileno de peso molecular ultra-alto. Geralmente uma cápsula fibrosa pode se formar ao redor de implantes bioinertes, portanto sua biofuncionalidade depende da integração do tecido através do implante (Figura 1a).
Bioactive Biomaterials
Bioactive refere-se a um material, que ao ser colocado dentro do corpo humano interage com o osso circundante e em alguns casos, até mesmo com o tecido mole. Isto ocorre através de uma modificação cinética dependente do tempo da superfície, desencadeada pela sua implantação no interior do osso vivo. Um íon – reacção de troca entre o implante bioactivo e os fluidos corporais circundantes – resulta na formação de uma camada de carbonato apatita biologicamente activa (CHAp) no implante que é quimicamente e cristalogicamente equivalente à fase mineral no osso. Os principais exemplos destes materiais são a hidroxiapatita sintética, a cerâmica de vidro A-W e a bioglass® (Figura 1b e c)).
Bioresorbable Biomaterials
Bioresorbable refere-se a um material que ao ser colocado no corpo humano começa a dissolver-se (reabsorvida) e lentamente a ser substituído pelo tecido que avança (como o osso). Exemplos comuns de materiais biorrobiáveis são o fosfato tricálcico e os copolímeros de ácido poliláctico-poliglicólico. Óxido de cálcio, carbonato de cálcio e gesso são outros materiais comuns que foram utilizados durante as últimas três décadas (Figura 1d).