processamento de produtos à base de titânio por tecnologia de pós marize varella de oliveira...
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Processamento de Produtos à Processamento de Produtos à
Base de Titânio por Tecnologia Base de Titânio por Tecnologia
de Pós de Pós
Marize Varella de [email protected]
DPCMDPCM – Divisão de Processamento e Caracterização de Materiais
LATEP – Laboratório de Tecnologia de Pós
LAMAP – Laboratório de Materiais Poliméricos
DEMPDEMP – Divisão de Ensaios de Materiais e Produtos
LAMED – Laboratório de Metalografia e Dureza
LAAMH – Lab. de Avaliação de Artigos Médicos-Hospitalares
DQANDQAN – Divisão de Química Analítica
LAQAM – Laboratório de Química Analítica e Metrologia
DCOR/LACORDCOR/LACOR – Divisão de Corrosão e Degradação
LACOR – Laboratório de Corrosão
DVDIDVDI – Divisão de Desenho Industrial
LABER – Laboratório de Ergonomia
LAMOT – Laboratório de Modelos Tridimensionais
ATUAÇÃO NA ÁREA DE SAÚDE - INTATUAÇÃO NA ÁREA DE SAÚDE - INT
DPCM – Divisão de Processamento e Caracterização de Materiais
LATEP – Laboratório de Tecnologia de Pós Pessoal em Projetos de Biomateriais
♦ 3 Pesquisadores/Drs
2 servidores e 1 bolsista DTI/CNPq
♦ 2 técnicos de nível médio
♦ 2 alunas de graduação
bolsistas ITI/CNPq
♦ 2 alunas de mestrado (até fevereiro de 2009)
bolsistas CNPQ-UFRJ/PEMM
♦ 1 aluno de doutorado (até 2010)
bolsista Capes-UFSC/Eng. Mecânica
Equipamentos - ProcessamentoMoinhos: orbital; de bola; Atritor Misturadores: planetário; tipo V; convectivoMatrizes de compactação: corpos de prova para ensaios a flexão, tração...Injetora de suspensões cerâmicos-poliméricas; Extrusora Prensa uniaxial a quente "HOT-PRESS” (10.000Kgf, 2300ºC)Prensa isostática a frio até 400 MPa; Prensa hidráulica - carga até 100.000KgfForno Pressurizado a gás – GPS até 10MPa e 2500ºCFornos: com e sem atmosfera controlada (1600ºC/3; 1200ºC/2), alto vácuo (1600ºC/1) Autoclave; Câmara climatizada; Banho termostatizado
Equipamentos - Caracterização de pós e produtosPorosímetro de mercúrio até 30.000Psi; Medidor de área superficial pelo método BETAnalisador de partículas à laserPicnometro de hélio – densidade realDifratômetro de raios-x; XPS – Espectroscopia de fotoeletrons-x, MEVDurômetro: escalas Vicker, Rockwell e BrinellTGA/DTA/DSC (até 1550ºC); Potencial Zeta Máquina de corte p/ amostras cerâmicas/metálicas; Retífica
DPCM – Divisão de Processamento e Caracterização de Materiais
LATEP – Laboratório de Tecnologia de Pós
Misturador com 2
movimentosMoinho de bolas “Attritor” (alta
energia)Compactação Uniaxial e Isostática a
frio
Forno a vácuo
Forno HOT-PRESS
Forno Gas Press.Sint.
Porosímetro de mercúrio
Analisador de
partículas
BET UltraPicnometro
EQUIPE MULTIDISCIPLINAR
BIOMÉDICABIOMÉDICA
Histologia Biologia
celular Testes “in vitro” Banco
de células Odontologia
BIOMATERIAISBIOMATERIAIS
SÍNTESE, PROCESSAMENTO E
CARACTERIZAÇÃO química, física,
superfície, propriedades mecânicas...
UFRJ-PEMM-EQ, CTA, CBPF, CDTN,
UEL-DF , UFSC-EM
HOSPITAIS e HOSPITAIS e BIOTÉRIOSBIOTÉRIOS
Testes “in vivo” Biocompatibilidade Estudos Pré-clínicos
e ClínicosUNESP-FOSJC, UFRJ-ICB
USP-FORP, INTO
Universidade Federal do Rio de Janeiro/UFRJ-PEMM – Prog. Eng. Metalúrgica e de Materials
Universidade Federal do Rio de Janeiro/UFRJ/Instituto de Ciências Biomédicas-Dep. Histologia e Embriologia
Centro Técnico Aeroespacial/CTA/Divisão de Materiais
Universidade Estadual de Londrina/UEL - Dept. de Física
Centro de desenvolvimento de Tecnologia Nuclear/CDTN - CNEN
Universidade de São Paulo/USP/Fac. Odontologia Ribeirão Preto
Universidade Estadual de São Paulo/UNESP/Fac. de Odontologia de São José dos Campos
Instituto Nacional de Traumato-Ortopedia/INTO
Rede Ibero-Americana de Biofabricação/CYTED 20 grupos de pesquisa - 7 países
PARCERIAS
Objetivo
Desenvolvimento de novos materiais e processos
para a área biomédica, com ênfase na inovação
tecnológica e na transferência de tecnologia para o
setor produtivo e hospitalar.
Biomateriais: cerâmicos, metálicos, poliméricos,
compósitos; Sistemas para liberação controlada de
fármacos;
Substratos inteligentes para aplicações na
engenharia de tecidos
LABIOMAT/MCT LABIOMAT/MCT – Laboratório Interinstitucional de Biomateriais do Ministério de Ciência e
Tecnologia
ENGENHARIA TECIDUALCriação de um novo tecido para
Reconstrução TerapêuticaReconstrução Terapêutica do corpo humano por meio da combinação de
células, sistemas moleculares e substratos à base de BiomateriaisBiomateriais
Matrizes (“Scaffolds”) para Engenharia Tecidual
Substratos à base de BiomateriaisBiomateriais com habilidade para comportar atividades
celulares, fármacos, genes...
Utilização em Regeneração Regeneração TecidualTecidual sem provocar
efeitos indesejáveis locais ou sistêmicos após a da
implantação
Scaffold de nanotubos de
C
Scaffold de TiO2
Scaffold de colágeno
Scaffold de biocerâmic
a
Scaffold de biovidro
A Composição QuímicaComposição Química
e a Topografia Topografia
SuperficialSuperficial (tamanho,
forma e textura)
influenciam fortemente
as reações celulares
BIOMATERIAIS - SUPERFÍCIE
CélulasCélulas do tecido adjacente migram para
a área ao redor do implante e interagem
com o BiofilmeBiofilme e o BiomaterialBiomaterial
ImplanteImplante ou EnxertoEnxerto inserido no corpo humano
Formação de um BiofilmeBiofilme (água, proteínas,
biomoléculas...) do liquido fisiológico
PROJETO♦ Deposição de Revestimento Biocerâmico em Titânio Poroso para Uso em Implantes Cirúrgicos (até 2009)
Recursos: CNPq e FAPERJ; coordenação: INT/LATEP
Substrato de Ti-6Al-7Nb/MP (CTA) e revestimento de Ti
poroso
Scaffold de Ti micro e macro-poroso com 59% de poros
5 mmPó de Ti puro
fabricado no CTA
Revestimentos de Fosfato de Cálcio/CaP por processo Biomimético
Titânio Poroso Bioativo
Osso neoformado na interface osso/implante - testes “in vivo” em
tíbia de coelho (UNESP/FOSJC)
osso
Implante- Ti
Implantes de Ti poroso para ensaios
“in vivo”
Ti poroso após 7 dias de imersão em FCS HAP carbonatada
Ti poroso antes da imersão em FCS
HAP
Ti
resina
Implante dentário de liga de Ti com
superfície porosa (Endopore-Innova
Coorp.)
AplicaçõesAplicações
Implante femoral com revestimento parcial
(Tecomet Coorp.)
revestimento
Implante para a coluna vertebral de liga
Nitinol/Ti-Ni (Actipore Biorthex)
Lesões traumáticas ou patológicas nos discos invertebrais
Componente acetabular de
implante femoral com revestimento poroso
(Zimmer)
PROJETO♦ Nanoporosidade Superficial em Implantes de Titânio para Otimização da Biocompatibilidade - 2009 a 2011
Parcerias: INT/LATEP, UFRJ/PEMM, Universidade de São Paulo-USP/FOSJC, Fac. de Medicina Odontológica da Universidade de Montreal, Instituto Nacional de Pesquisa Científica do Canadá (NRC)Objetivo - Modificação da nano-estrutura ou nano-topografia superficial de Ti poroso para melhorar a sua osseointegração e fixação.
Nanoscale Oxidative Patterning of Metallic
Surfaces to Modulate Cell Activity and Fate
NanoLetters, Fevereiro, 2009
A manifestação de genes necessários à adesão e ao
crescimento celular aumentou em contato com as superfícies
nanoporosas
escala/barra-100 nm.
PROJETO
♦ Desenvolvimento de Biocerâmicas Nanoestruturadas, para Uso Clínico como Material para Regeneração Óssea (até 2009)
Recursos: FINEP; Coordenação: CBPF/Labiomat
Micro
Macro
5 nm5 nm
Nano
Atômica
Hidroxiapatitanano-partículas; grânulos; esferas; substratos densos e porosos
Atuação do INTCaracterização– microestrutura, tamanho de grão, dureza, resistência mecânica Desaglomeração da Nano-Hidroxiapatita
N
Substrate holder
Gun #1 Gun #2E
H
S
Bombardeamento de íons por um plasma de argônio e deposição de cerâmicas em substrato
metálico• Alta taxa de deposição• Excelente adesão• Revestimento com alta pureza.• Estequiometria controlada
Produção de Filmes Finos de Bioceramicaspor Magnetron Sputtering
PROJETO
PROJETO♦ INCT - Instituto de Biofabricação
Recursos FAPESP e CNPq (até 2011)
Participação do INT: 3 laboratórios LATEP, LAMAP, LAMOTAtuação:
1. Desenvolvimento de implantes densos e porosos (scaffolds) “near net shape” à base de Titânio e Bioceramicas por meio de técnicas de prototipagem rápida e metalurgia do pó
2. Modificação da superfície dos biomateriais com o objetivo de melhorar a sua biocompatibilidade dos produtos: revestimento biomimético, revestimento por implantação iônica, tratamentos químicos, nanoporosidade...
3. Caracterização de propriedades físicas, químicas, mecânicas, microestruturais e superficiais dos produtos
Osso de um maxilar, construído por
prototipagem rápida com pós de Titânio
(Fraunhofer/IFAM)