Unicamp desenvolve ligas de titânio para uso em próteses

Manuel Alves Filho - 11/05/2009

Rubens Caram, responsável pelas pesquisas de novas tecnologias para o processamento de titânio, realizadas na Unicamp.
[Imagem: Unicamp]

Em razão das suas propriedades, as ligas de titânio estão entre os materiais mais utilizados para a produção de próteses empregadas em implantes ortopédicos e odontológicos.

Ocorre, porém, que esse material é totalmente importado, o que o torna caro e, consequentemente, inacessível a uma ampla camada da população brasileira.

Dependência tecnológica

Pesquisadores da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp estão trabalhando para tentar acabar com esse tipo de dependência tecnológica. Há 15 anos, eles vêm desenvolvendo estudos variados em torno do metal.

Os resultados alcançados, sobretudo nos últimos cinco anos, são altamente promissores. "Nós já fabricamos dez ligas diferentes, sendo que algumas delas apresentaram características equivalentes ou até superiores aos melhores resultados presentes na literatura", afirma o professor Rubens Caram, coordenador do projeto.

Processamento do titânio

Mais do que produzir ligas, os especialistas da FEM estão interessados em desenvolver tecnologias que levem ao processamento do titânio. O objetivo final é transferir o conhecimento à iniciativa privada, que se encarregaria de produzir o material em escala comercial.

A consequência do esforço seria a queda do preço das próteses, situação que traria impactos sociais positivos ao país. As ligas fabricadas em escala laboratorial, explica o professor Caram, são compostas por titânio em associação com elementos como molibdênio, tântalo, zircônio, estanho e nióbio. Este último tem como maior produtor mundial o Brasil.

As variadas misturas desses elementos, prossegue o docente da FEM, são submetidas a processos como laminação ou forjamento e, em seguida, tratadas termicamente em equipamentos que alcançam altas temperaturas. "Com isso, podemos obter materiais com propriedades mecânicas otimizadas", diz.

Uma das metas das pesquisas está justamente em compreender melhor os aspectos ligados à estrutura interna das ligas metálicas, bem como os fenômenos que ocorrem quando os materiais são submetidos a resfriamentos rápidos a partir de altas temperaturas. Após a preparação e processamento das amostras, os pesquisadores tratam de caracterizá-las e submetê-las a ensaios metalográficos, mecânicos e químicos.

Biocompatibilidade

Tais procedimentos, conforme o professor Caram, são indispensáveis quando se pretende chegar a uma liga que apresente as seguintes propriedades: biocompatibilidade, alta resistência mecânica e baixo módulo de elasticidade. Dito de outro modo, a prótese produzida a partir desse material precisa se integrar bem ao organismo, resistir aos esforços do corpo e não ser extremamente rígida, a ponto de não acompanhar a flexibilidade do osso.

"Quando uma pessoa recebe uma prótese total de quadril, por exemplo, uma haste metálica é inserida no seu fêmur. Se essa haste tem uma rigidez muito elevada, ou seja, apresenta um módulo de elasticidade elevado, ela limita as deformações naturais do fêmur, o que pode causar degeneração óssea", detalha.

Além dos ensaios citados anteriormente, as ligas desenvolvidas nos laboratórios da FEM também têm sido submetidas a testes in-vitro e in-vivo. Um material em especial, composto por titânio, nióbio e estanho, apresentou excelente biocompatibilidade depois de implantado em ratos.

Capacitação de pessoal

Tão importante quanto contribuir para o desenvolvimento de novas tecnologias, os estudos empreendidos pelos cientistas da Unicamp têm proporcionado a geração de conhecimento e a formação de pessoal altamente qualificado. Segundo o professor Caram, principalmente nos últimos cinco os pesquisadores produziram diversos artigos que foram publicados em revistas de circulação internacional.

Ademais, foram concluídas três teses de doutorado, dez dissertações de mestrados e diversos trabalhos de iniciação científica. Outros trabalhos ainda estão em andamento. "Graças ao apoio de organismos como a Fapesp, Capes e CNPq, conseguimos montar uma infraestrutura de laboratório que tem nos permitido alcançar ótimos resultados na associação entre ensino e pesquisa", avalia o docente da FEM.

Titânio

O titânio pode ser considerado um material relativamente recente. Embora tenha sido descoberto há cerca de duzentos anos, sua aplicação industrial tornou-se viável apenas na metade do século passado. Ainda hoje, tem um custo elevado se comparado com outros metais. Originalmente, foi empregado pela indústria aeronáutica. Em virtude das propriedades que apresenta, no entanto, o titânio passou a ser usado na produção de ligas que são posteriormente transformadas em próteses ortopédicas e odontológicas.

O titânio é classificado como um biomaterial, pois apresenta excelente compatibilidade com o organismo, alta resistência mecânica, boa flexibilidade e elevada resistência à corrosão. Por conta desses atributos, leva vantagens sobre outros metais também usados na produção de próteses, como o aço inoxidável. O uso de materiais estranhos ao corpo humano com o objetivo de substituir ou restaurar tecidos lesados ou degradados é antigo. Evidências arqueológicas revelam que há séculos os egípcios, romanos e astecas já empregavam ouro, madeira e marfim para repor dentes e, eventualmente, restaurar tecidos ósseos.

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