LABIOMEC

O uso de biomateriais cermicos e polimricos em implantes com auxlio da prototipagem rpida

Ceclia Amlia de Carvalho Zavaglia Departamento de Engenharia de MateriaisFEM-UNICAMP

LABIOMEC

LABIOMECSumrio da ApresentaoLabiomecEquipeAtividades principais dentro do INCT Prototipagem rpida auxiliando o preenchimento de defeitos crnio-faciaisFuturo

LABIOMEC

LABIOMECLABIOMECLaboratrio de Biomateriais e Biomecnicada Faculdade de Engenharia Mecnica da UNICAMPPrincipais linhas de pesquisa:BiomateriaisBiomecnica

LABIOMEC

LABIOMECBiomateriaisDesenvolvimento e caracterizao de biomateriais Biomateriais metlicos (ligas de titnio) ( parceria com CTA)Biomateriais cermicos (biocermicas): hidroxiapatita -TCP e cimentos de fosfato de clcio ( parceria com UFRGS)Biomateriais polimricos: hidrogis (pHEMA e PVAl) e polmeros bioreabsorvveis (PGA, PLLA, PLGA, PCL); blendas e compsitos ( parcerias com PUC SP, FCM e FEQ)

LABIOMEC

LABIOMECBiomateriaisRecobrimentos cermicos: carbono tipo diamante, dixido de titnio e hidroxiapatita ( parceria com IFWG)Suportes porosos para engenharia de tecidos ( parceria com FCM, EESC-USP)Prototipagem rpida aplicada aos biomateriais ( parceria com CTI)Avaliao biolgica in vitro e in vivo( parcerias com Sobrapar, FCM e UNIFESP)Avaliao de implantes ortopdicos (Participante da Rede Multicntrica de Avaliao de Implantes Ortopdicos - REMATO)

LABIOMEC

LABIOMECBiomecnica

Sistemas de reteno para crianas em veculos

Ergonomia e segurana dos acentos infantis

LABIOMEC

Labiomec

Labiomec

Labiomec

LabiomecLABIOMEC

LABIOMEC

LABIOMEC

Equipe

LABIOMEC

LABIOMECEquipe: professores da FEM

Nome Formaorea de atuaoCeclia ZavagliaEng. materiaisBiocermicasCelso ArrudaEng. mecnicoCimentos de fosfato de clcioMarcos dAvilaEng. materiaisPolmeros( processamento)

LABIOMEC

LABIOMECEquipe: pos- doutorandos

Nome Formaorea de atuaoCarmo R.P. LimaEng. mecnicoLigas de titnio( caracterizao)Cristiane B. UlbrichEng. mecnicaPrototipagem rpidaElisabete S. SanchezQumicaPolmeros(processamento e caracterizao )

LABIOMEC

LABIOMECEquipe: doutorandos

Nome Formaorea de atuaoChristiane L. SalgadoDentista Polmeros bioreab. para engenharia de tecidos sseos ( concluindo)Mariana MotisukeEng. qumicaCimentos de fosfato de clcio ( concluindo)Cludio C. CarvalhoMdico e eng. Mec.Dispositivos para liberao de fat. de crescimento sseo ( concluindo)

Leonardo RodriguesTecnlogo mecnicoCompsitos nanoestruturados cermica-cermica ( iniciando)

LABIOMEC

LABIOMECEquipe: mestrandos em fase de concluso

NomeFormaorea de atuaoCarlos H. VillelaDentistaProtocolo tridimen-sional para o diagnstico de assimetria facialGisela MartinezDentistaScaffolds de compsitos HA-TiO2Lonet LimaQumicaFalhas em instrumentao cirrgica

LABIOMEC

LABIOMECEquipe: mestrandos iniciando

NomeFormaorea de atuaoHugo A. CardosoEng. Mec.Desenvolvimento e Caracterizao de Cimento de Alfa-TCP com Reagentes Obtidos em LaboratrioKtia L. SilvaEng. CivilCompsitos nano-estruturados ( Al2O3-ZrO2)Danielle F. FelicianoBilogaScaffolds caprolactona( SLS)

LABIOMEC

Equipe: mestrandos iniciandoLABIOMEC

NomeFormaorea de atuaoFernanda H. SantosDentistaScaffolds hidrogis( fab&home)Guina CardosoDentistaScaffolds de Policaprolactona Reforados com Fibras e Whiskers de Hidroxiapatita Zenaide SolomoQumicaMembranas densas e prorosas de Poli caprolactona- -TCP

LABIOMEC

LABIOMECEquipe :Alunos de graduao fazendo estgio no exterior, que iro entrar no mestrado

NomeFormao ( concluindo)rea de atuaoSrgio RamosEng. de MateriaisProduo de scaffolds cermicos e polimricos por electrospinningPriscilla Brando SilvaEng. mecnicaCompsitos Poli caprolactona- -TCP

LABIOMEC

LABIOMECEquipe: colaboradores de outras instituies

NomeFormaorea de atuaoVinicius A.R. HenriquesEng.(CTA)Desenv. ligas de titnio por metalurgia do pCarlos de Moura NetoEng. Aeronutico (CTA)Ligas de titnioAna Beatriz A. AlmeidaBiloga(Sobrapar)Ensaios in vivo, eng. de tecidosSamuel H. BarbantiEng. Qumico e MdicoPol. bioreb. e eng. de tecidos

LABIOMEC

LABIOMECBiomateriais BiomateriaisImplantesAutgenos(enxerto sseo)CermicasSintticosCompsitosMetaisBiolgicosHomgenos (transplantes)Hetergenos(pericrdio bovino)PolmerosBiotolerveisBioinertesBioativosBioreabsorvveis

LABIOMEC

LABIOMECExemplos de Implantes Sintticos

LABIOMEC

LABIOMEC

Atividades do Labiomec dentro do INCT Biofabris

LABIOMEC

AtividadesDesenvolvimento e caracterizao de biomateriais para preenchimento de defeitos sseos ( pelo mtodo indireto) prteses maciasDesenvolvimento e caracterizao de biomateriais bioreabsorvveis para a confeco de prteses porosas para engenharia de tecidos

LABIOMEC

LABIOMEC

Atividades ( continuao)3. Utilizar os biomateriais aqui desenvolvidos diretamente nos equipamentos de prototipagem rpida4. Fazer scaffolds diretamente nos equipamentos de prototipagem rpida, com os biomateriais desenvolvidosLABIOMEC

LABIOMEC

LABIOMECObjetivos dentro do INCT Biofabris Desenvolvimento e caracterizao de biomateriais para ortopedia e odontologia ( tecidos sseos))Materiais cermicosPolmeros e compsitosLiga de titnio biomdica

LABIOMEC

LABIOMECMateriais cermicosMateriais para preenchimento de defeitos sseos:hidroxiapatita, TCP, cimentos de fosfato de clcio compsitos cermica-cermica, como por exemplo: HA+ZrO2, HA+ TiO2,HA+Al2O3, ZrO2+Al2O3Revestimentos cermicos sobre metais: hidroxiapatita e TiO2 sobre ligas de titnio por asperso trmica a plasma e Carbono DLC sobre ligas de titnio por imerso a plasma.

LABIOMEC

LABIOMECNovos Materiais MetlicosLigas de titnio biomdicas ( com elementos de liga mais inertes que a liga aeronutica)Exemplos: Ti-13Nb-13Zr , fornecida por Vinicius Henriques do CTA- por metalurgia do p

LABIOMEC

LABIOMECBiomateriais PolimricosPolmeros :Poli( - Hidrxi cidos) Poli ( L- cido lctico) (PLLA) Poli ( cido gliclico) (PGA) Poli ( caprolactona) (PCL) Poli ( para-dioxanona) ( PPD)Blendas ( poli- caprolactona com poli (cido sebcico)Hidrogis ( para substituir cartilagem)Poli ( HEMA) (PVAI) e blendas

LABIOMEC

LABIOMECNovos Biomateriais No MetlicosBiocermicas:Cimentos de Fosfato de ClcioCompsitos Cermica-CermicaExemplos : alumina-zircnia hidroxiapatita-zircnia hidroxiapatita-titnia hidroxiapatita-alumina

LABIOMEC

LABIOMECCimento de Fosfato de Clcio (CFC)

Um cimento CFC pode ser preparado misturando-se um sal de fosfato de clcio com gua ou com uma soluo aquosa para que se forme uma pasta que possa reagir temperatura ambiente ou corporal a fim de dar lugar a um precipitado que contenha um ou mais fosfato de clcio e d pega por meio do intercruzamento dos cristais deste precipitado.

LABIOMEC

LABIOMECCimento de Fosfato de Clcio (CFC)

Os cimentos de fosfato de clcio so constitudos por um componente cido e outro bsico, os quais, quando se misturam com gua, reagem para formar um ou vrios produtos com uma acidez intermediria dos produtos de partida.

LABIOMEC

LABIOMEC Vantagens do Cimento de Fosfato de Clcio

no necessrio de dar forma cavidade;mnima cavidade;o fato de sua preparao ser realizada durante o ato cirrgico;um timo contato entre osso e implante;biocompatibilidade e bioatividade.

LABIOMEC

LABIOMECRequisitos ideais de um CFC para reparaes sseas :O tempo requerido para a mistura deve ser curto: 1 min ou menosO tempo de pega deve ser tal que permita a manipulao apropriada do material sem ser demasiadamente longo: a pega deve iniciar-se por volta de 5 min e finalizar-se entre 15 ou 20 min;O tempo de preparo da massa (tempo durante o qual se pode moldar o material sem afetar sua resistncia final) deve ser prximo ao tempo de pega inicial: por volta de 5 min;

LABIOMEC

LABIOMECRequisitos ideais de um CFC para reparaes sseas ( cont.):O tempo de coeso (o momento a partir do qual o cimento no se incha nem se desintegra em contato com os fluidos corporais) deve ser mais curto que o tempo de preparo e de pega inicial.A resistncia compresso final deve ser pelo menos similar do tecido reparado;No deve produzir calor durante a pega;O pH deve ser neutro (6,5 - 8,5) durante e depois da pega para evitar efeitos citotxicos.

LABIOMEC

LABIOMECCompsitos cermica- cermica desenvolvidos

hidroxiapatita-zircnia ( 50%-50%) hidroxiapatita-titnia (50%-50%) hidroxiapatita-alumina( 40%-50%)Alumina zircnia ( diversas composies)Possibilidades de aplicaes : cabeas de fmur e acetbulo, pilar cermico ( em implantes)

LABIOMEC

LABIOMECEngenharia de tecidosA engenharia de tecidos um novo ramo da cincia voltada para a pesquisa e desenvolvimento(P&D) de substitutos biolgicos de reparao, reconstruo e regenerao de tecidos uma rea de pesquisas multidisciplinar, que envolve a medicina, a biologia e a engenharia

LABIOMEC

Engenharia de tecidosLABIOMEC

LABIOMEC

LABIOMECO princpio metodolgico mais utilizado, para se fazer engenharia de tecidos, envolve as seguintes etapas:1 Etapa)Construo de arcabouos tridimensionais, biocompatveis, porosos e biodegradveis, chamados tambm de Scaffolds. Entre os arcabouos(ou scaffolds) mais usados, tem - se:os polmeros sintticos bioreabsorvveis (PLLA, PGA e PLGA)os polmeros naturais (colgeno e derivados do cido hialurnico)os cermicos (hidroxiapatita, beta fosfato triclcico, biovidros.

LABIOMEC

LABIOMECContinuao:2)Etapa: O cultivo de clulas em ambiente laboratorial prprio. H dois tipos de clulas cultivadas: as clulas maduras e diferenciadas (condrcitos ou ostecitos isolados de uma rea doadora, exemplo: condilo femural; e as clulas tronco mesenquimais indiferenciadas adultas (origem:medula ssea , tecido gorduroso e sangue).

LABIOMEC

LABIOMECContinuao:3) Etapa: Adio de fatores de crescimento matriz. Os fatores mais usados so as BMPS ( protenas morfo-genticas) que podem ser de origem animal, como as BMPs bovinas, ou de origem recombinada (tecnologia do DNA recombinante).

LABIOMEC

LABIOMECContinuao:4) Etapa: Implantao do arcabouo no local da leso. Este arcabouo pode ser implantado de vrias formas a saber : Implantado sozinho Implantado juntamente com as clulas cultivadas fora do paciente (semeadas sobre o arcabouo).Implantado associado com fatores de crescimento (protena morfogentica do osso(BMP), fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF) e outros

LABIOMEC

LABIOMEC

Desenvolvimentos realizados sobre scaffolds

LABIOMEC

LABIOMECMEVs de Scaffolds de PLGA, respectivamente com 8, 20, 32, 52 semanas

LABIOMEC

LABIOMECMEVs de Scaffolds de PCL, respectivamente com 8, 20, 32, 52 semanas

LABIOMEC

LABIOMECExemplos de Scaffols cermicos ( HA-TiO2)

LABIOMEC

Membranas porosas de compsito poli(-caprolactona) e -fosfato triclcico produzidas pela dissoluo em clorofrmioLABIOMEC

LABIOMEC

Corpos de prova 50%HA-50%TiO21250C1300C1350C

LABIOMEC

Exemplo de scaffold metlico : espuma de titnio expandida a vcuo

LABIOMEC

Prototipagem rpida auxiliando o preenchimento de defeitos crnio-faciais

LABIOMEC

LABIOMECDefinio do ProblemaReconstruo CraniofacialFEM

LABIOMEC

LABIOMEC

Futuro

LABIOMEC

LABIOMECFuturo do nosso trabalho Continuar os estudos in vitro e in vivo dos biomateriais em desenvolvimento : a)biocermicas ( cimentos de fosfatos de clcio, compsitos HA-ZrO2, Al2O3- ZrO2)b) polmeros e compsitos c)ligas de titnio biomdicas para futuramente serem utilizadas pelos cirurgies que participam deste projeto.Continuar o desenvolvimento da engenharia de tecidos para aplicaes em preenchimento de defeitos sseos.Junto com equipe do CTI e EESC-USP, fazer prottipos diretamente com ) materiais biocompatveis

LABIOMEC

LABIOMECFEMObteno de Prteses PersonalizadasEnvisiontec - Bioplotter

LABIOMEC

**