introdução e nomenclatura - biomateriais
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Prof. Piter Gargarella
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Conteúdo
1. Introdução e nomenclatura;
2. Conceitos importantes em citologia e histologia;
3. Reações de sistemas biológicos a presença de biomateriais e
suas avaliações;
4. Classes de
materiais
usados
em
medicina;
5. Testes biológicos de biomateriais;
6. Degradação de
materiais
em
ambientes
biológicos;
7. Aplicação de materiais na medicina, biologia e órgão artificiais;
8. Aspectos práticos de biomateriais.
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Conteúdo
1. Introdução e nomenclatura;
2. Conceitos importantes em citologia e histologia;
3. Reações de sistemas biológicos a presença de biomateriais e
suas avaliações;
4. Classes de
materiais
usados
em
medicina;
5. Testes biológicos de biomateriais;
6. Degradação de
materiais
em
ambientes
biológicos;
7. Aplicação de materiais na medicina, biologia e órgão artificiais;
8. Aspectos práticos de biomateriais.
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Introdução – História dos biomateriais
9500 a 1000 A.C.: Suturas, no antigo Egito feitas de linhas, na Europa feita de fibras
de intestino de animais. Na Africa e India, formigas eram usadas para fechar feridas.
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Introdução – História dos biomateriais
1829: Metais no corpo. Dr.
H. Levert começou
a testar
metais como implantes. Ele
observou que Pt era melhor
que outros metais como
ouro, prata e chumbo. O
médio alemão
H.
Hansmann
tornou‐se o primeiro a usar
metais de forma bem
sucedida para fixar ossos em
1886.
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Introdução – História dos biomateriais
1881: O cientista francês Etienne‐Jules Marcy publicou o primeiro design de um
coração artificial.
Apenas
100
anos
depois
o primeiro
coração
artificial
foi
implantado.
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Introdução – História dos biomateriais
1926: início do uso do aço inox como implantes. Primeiro inox usado 18‐8. Titânio
seria descoberto
algumas
décadas
depois.
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Introdução – História dos biomateriais
1940: “Hero surgeons”
+ plásticos
amplamente
disponíveis.
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Introdução – História dos biomateriais
1949: Sir. Harold Ridley cria as lentes intraoculares para o tratamento de catarata. Primeiro
implante feito
no
mesmo
ano.
Primeiro
conceito
de
lente
proposto
por
Da
Vinci
em
1508.
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Introdução – História dos biomateriais
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1952: Criação dos primeiros vasos sanguíneos sintéticos a partir de material de paraquedas.
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Introdução – História dos biomateriais
1961: Primeira prótese de quadril bem sucedida pelo cirurgião inglês J. Charnely. Tentativas
eram feitas
desde
1891.
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Introdução – História dos biomateriais
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1960 a 1980:
estabelecimento da área de
biomateriais. Muitos
produtos foram
desenvolvidos (próteses
diversas, stents, marcapasso,
etc) e novos materiais
desenvolvidos (silicone,
teflon, biovidros, etc).
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Introdução – História dos biomateriais
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1997: desenvolvimento do campo da “Engenharia de tecido”: criar materiais biológicos
para serem usados em reparos e melhorias no corpo. Em 1997 C. Vacanti desenvolveu
cartilagem na forma de orelha nas costas de um rato e clonagem da ovelha Dolly.
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Introdução – História dos biomateriais
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2006: implantação em humanos do primeiro órgão produzido em laboratório feita por A.
Atala nos EUA. Crescimento de cérebro em laboratório?!
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Introdução – As cinco características da área
• Multidisciplinaridade.
Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, Elsevier, 2004.
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Introdução – As cinco características da área
Biomaterials Science:
An Introduction to Materials in
Medicine, Elsevier, 2004.
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Introdução – As cinco características da área
Biomaterials Science:
An Introduction to Materials in
Medicine, Elsevier, 2004.
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Introdução – As cinco características da área
• Multidisciplinaridade.
• Uso de diversos tipos de materiais.
• Desenvolvimento motivado pela necessidade.
Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, Elsevier, 2004.
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Introdução – As cinco características da área
• Multidisciplinaridade.
• Uso de diversos tipos de materiais.
• Desenvolvimento motivado pela necessidade.
• Mercado substancial.
Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, Elsevier, 2004.
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Introdução – As cinco características da área
Biomaterials Science:
An Introduction to Materials in
Medicine, Elsevier, 2004.
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Introdução – As cinco características da área
• Multidisciplinaridade.
• Uso de diversos tipos de materiais.
• Desenvolvimento motivado pela necessidade.
• Mercado substancial.
• Risco‐benefício.
‐Taxa
de
falha.
‐Quem deve ter responsabilidade por uma falha?
‐Quais serão os riscos e quais serão os benefícios?
Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, Elsevier, 2004.
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Introdução – Critérios de seleção para biomateriais
• Biomateriais e dispositivos
biomédicos são usados em
todo o corpo humano.
• Dois aspectos são
importantes: o seu
comportamento funcional
e
a
sua
biocompatibilidade.
orthop.washington.edu/?q=patient‐care/articles/hip/what‐is‐hip‐replacement‐a‐review‐of ‐total‐hip‐arthroplasty
Prótese de articulação do quadril
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Introdução – Critérios de seleção para biomateriais
Comportamento funcional
• O material deve satisfazer seus
requerimentos em serviço:
‐Transmissão da carga e
distribuição de tensão (e.g.
substituição
do
osso).
‐Articulação para permitir
movimento (e.g. prótese de
joelho).
‐Controle do fluxo sanguíneo
e de fluidos (e.g. coração
artificial).adrianoleonardi.com.br/protese‐do‐ joelho‐quem‐deve‐ser‐submetido/
Prótese de joelho
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Introdução – Critérios de seleção para biomateriais
Comportamento funcional
• O material deve satisfazer seus
requerimentos em serviço:
‐Preenchimento do espaço
(e.g. cirurgias plásticas).
‐Estímulo elétrico (e.g.
marca passo).
‐Transmissão
de
luz
(e.g.
lentes de contato).
‐
Transmissão
do
som
(e.g.
implante coclear).
Implante coclear
mrc‐cbu.cam.ac.uk/improving‐health‐and‐wellbeing/cochlear‐implant/
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Introdução – Critérios de seleção para biomateriais
Biocompatibilidade
• O biomaterial/dispositivo
não deve perder suas
propriedades necessárias
quando implantado (ao
menos que isso seja
pretendido).
• O biomaterial/dispositivo (e
qualquer produto da sua
degradação) não
deve
causar qualquer reação
adversa no corpo.
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Introdução – Algumas definições
Biomaterial: material usado em dispositivos médicos, com a intenção de
interagir com o sistema biológico.
Implante: qualquer dispositivo médico feito de um ou mais materiais que é
intencionalmente colocado no corpo, inserido totalmente ou parcialmente
abaixo da superfície epitelial (inclui fixação ou cobertura da superfície interna
ou superfície do corpo).
Prótese: um dispositivo que substitui membro, órgão ou tecido do corpo.
Orgão artificial: um dispositivo que substitui, em partes ou completamente, as
funções de um dos órgãos do corpo.