Importância e características dos processos de corrosão associados aos Biomateriais Metálicos

1. Importância e características dos processos de corrosão associados aos Biomateriais Metálicos Grupo 6

2. INTRODUÇÃO AOS BIOMATERIAIS • Entre as características que um biomaterial deve apresentar salienta-se a necessidade de ter um comportamento mecânico adequado à função que desempenha, ser inerte do ponto de vista químico e biocompatível com o organismo. • Pode definir-se um biomaterial compatível como aquele que não influencia negativamente no seu ambiente biológico, ou seja, não deverão ser observadas reações tóxicas, alérgicas ou carcinogênicas (Carcinogênico: substância que provoca ou estimula o desenvolvimento de tumor maligno no organismo).

3. Os materiais metálicos estão entre os mais correntemente utilizados, compreendendo o aço inoxidável, ligas de Co-Cr, Ti e ligas de Ti, ligas de Au, produtos de Ag e, até há pouco tempo, amálgamas de Hg-Ag-Sn. Estas amálgamas têm sido progressivamente substituídas por materiais isentos de mercúrio, tendo sido implementados programas específicos de redução de fontes poluentes deste metal, assim como a obrigatoriedade da sua reciclagem. Biomateriais Metálicos

4. Biomateriais Metálicos • Os materiais metálicos implantados num organismo vivo estão expostos à ação corrosiva do meio fisiológico, cuja agressividade é comparável à da água do mar, normalmente aumentando no caso de traumas cirúrgicos, ou infecciosos, devido a presença de microorganismos.

5. INTRODUÇÃO AOS BIOMATERIAIS • Em condições normais, dada a passividade das atuais ligas usadas, a velocidade de corrosão é muito baixa. Entre os produtos da degradação destes materiais podem encontrar-se partículas metálicas de tamanhos variados e ións metálicos, os quais podem, consequentemente, formar sais ou complexos com elementos ou moléculas presentes no meio biológico. • Os processos de corrosão dos implantes metálicos envolvem reações de oxidação e redução que ocorrem simultaneamente na superfície do metal, tais como a reação de oxidação com dissolução metálica, M → Mn+ + ne e reações de redução associadas, sendo uma das mais importantes para o pH do meio fisiológico (próximo da neutralidade) a reação de redução do oxigénio O2 + 2H2O + 4e → 4OH- [1].

6. INTRODUÇÃO AOS BIOMATERIAIS A toxicidade de todos os elementos, e em particular, dos metais pesados está associada à sua concentração e à forma química em que estes se encontram. Assim, enquanto o cobalto, nomeadamente, na forma +2, e o Cr (III), apresentam uma toxicidade moderada, sendo mesmo, em baixas quantidades essenciais à vida, já o crômio(VI) é uma espécie muito tóxica com consequências a longo prazo (carcinogênica).

7. Biomateriais Metálicos Tabela Toxicidade

8. Exemplificação • Comparação entre 2 aços inoxidáveis utilizados na fabricação de implantes ortopédicos. • Aço ASTM F138 atualmente utilizado e o aço ISO 5832-9 austenítico com adição de nióbio e nitrogênio. • O aço 5832-9 vem sendo apontado como uma alternativa ao aço ASTM para aplicações mas severas de carregamento e tempo de permanência no interior do organismo. Este aço apresenta resistência a corrosão localizada muito superior ao outro. Resistência atribuída ao aumento da estabilidade do filme passivo favorecida pela presença do nitrogênio em solução sólida intersticial na austenita.

9. Exemplificação A liberação de íons (ferro, cromo e níquel) por braquetes de aço inoxidável. A maior liberação de íons por ligas de aço inoxidável tem conseqüências importantes para a rotina clínica, pois além dos braquetes (2g), a maioria dos acessórios e aparelhos auxiliares é de aço inoxidável e um tratamento típico inclui pelo menos 8 bandas (3,6g) e 2 arcos retangulares (0,7g), totalizando 6,3g de liga colocada intrabucalmente. A quantidade de íons metálicos liberados por este total de aço inoxidável exposto ao ambiente severo da cavidade bucal pode ser elevada Materiais não-metálicos, ligas sem níquel e aços com conteúdo reduzido de níquel vêm sendo testados na Ortodontia, assim como a introdução do titânio como material alternativo na produção de braquetes. A razão para a escolha deste material reside em sua biocompatibilidade, ausência de alergenicidade e resistência aumentada à corrosão.

10. Exemplificação • Próteses de quadril necessitam de grande área de interface osso/implante para que a estabilidade seja alcançada o mais breve possível. Esta interface pode ser aumentada pela criação de uma superfície rugosa no implante, por meio de jateamento e ataque ácido da superfície. Porém, a modificação da superfície aumenta a liberação de íons metálicos e de fragmentos, aumentando a taxa de liberação iônica. A fixação inicial pode ser melhorada pela deposição de coberturas bioativas (hidroxiapatita) . • A liga Ti-6Al-4V tem excelentes propriedades mecânicas para uso em próteses de quadril, mas a liberação de íons metálicos pode causar efeitos carcinogênicos locais e sistêmicos. O titânio e o alumínio podem afetar a função celular, a proliferação celular e a síntese da matriz extracelular. Os íons de titânio, alumínio e vanádio podem inibir a formação de apatita, dificultando a mineralização na interface. A deposição de alumínio tem sido associada também a desordens neurológicas.