Unicamp faz hastes ortopédicas de titânio 100% nacionais

O protótipo produzido por pesquisadores da Unicamp é uma haste de prótese total de quadril e utiliza material constituído pelos elementos titânio, nióbio e estanho, ou seja, metais biocompatíveis e que não oferecem riscos à saúde humana. [Imagem: Unicamp]

Próteses de titânio

Já é realidade no país o desenvolvimento de hastes de prótese total de quadril fabricadas com ligas de titânio. O protótipo, 100% nacional, foi desenvolvido na Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp e apresenta vantagens em relação aos materiais tradicionalmente usados para essa aplicação.

O uso desses dispositivos é cada vez mais importante devido ao fato de aproximadamente 90% da população com idade superior aos 40 anos apresentar alguma degeneração articular, na qual muitas vezes é necessária intervenção cirúrgica - como, por exemplo, nos casos de artroplastia de quadril e joelho.

As cirurgias basicamente envolvem a substituição da articulação natural por próteses ortopédicas. O envelhecimento da população também é um dado concreto - segundo números publicados pelo Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA), 30% dos brasileiros terão mais de 60 anos ainda na metade deste século.

Metais biocompatíveis

O protótipo produzido por pesquisadores da Unicamp é uma haste de prótese total de quadril e utiliza material constituído pelos elementos titânio, nióbio e estanho, ou seja, metais biocompatíveis e que não oferecem riscos à saúde humana.

Na composição desse material é utilizado entre 25% e 35% de nióbio - o Brasil é o maior produtor mundial desse metal. Neste aspecto reside a inovação do trabalho que tem como perspectiva primária baratear a produção da matéria-prima utilizada. "Estamos propondo tecnologias que reduzam os custos na obtenção da matéria-prima e no processo de fabricação, pois a expectativa é baixar o custo final dos implantes e oferecer algo acessível e de maior qualidade à população", destaca o engenheiro Éder Sócrates Najar Lopes, autor do trabalho.

O engenheiro apresentou a pesquisa que contém os resultados da produção, processamento e caracterização das amostras das ligas denominadas Ti-Nb-Sn - sigla dos elementos químicos utilizados (titânio, nióbio e estanho).

Próteses mais baratas

Os dispositivos, assim como as ligas biomédicas, estão em fase de validação para entrar no mercado. Segundo o pesquisador, poderão chegar com custo intermediário entre as hastes convencionalmente fabricadas em aço inoxidável - a prótese mais barata encontrada hoje no mercado - e as hastes fabricadas com ligas de titânio importado, de maior qualidade, porém nem sempre custeadas pelo Sistema Único de Saúde ou por planos de saúde particulares. Para isso, o engenheiro está iniciando um trabalho de pesquisa sobre o mercado consumidor de biomateriais metálicos.

As hastes produzidas no Laboratório da Unicamp oferecem maior segurança, pois são fabricadas com matéria-prima isenta de elementos tóxicos, diferentemente dos implantes produzidos com os materiais convencionais, entre os quais o aço inoxidável grau cirúrgico, as ligas de cobalto, cromo e molibdênio (Co-Cr-Mo) e as próprias ligas de titânio, alumínio e vanádio ou Ti-6Al-4V. Estas últimas foram desenvolvidas na década de 50 para aplicações aeroespaciais e acabaram por ser "aproveitadas" na área médica devido às excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão.

"Neste tipo de implante, o uso do aço é feito com sucesso. Para os casos em que se necessite do implante permanente, o recomendável é utilizar as ligas de titânio. Mas, na grande maioria dos casos, são observados implantes fabricados em aço inoxidável devido ao menor custo da matéria-prima. É nesse sentido que o desenvolvimento de ligas de titânio mais baratas, com alto percentual de nióbio e com tecnologia nacional, se tornam atraentes", explica Lopes.

Biomaterial

Na proposta do novo biomaterial, além das vantagens já comentadas, como a isenção de elementos tóxicos e a redução dos custos da matéria-prima, existe também a possibilidade de se baratear os custos do processo de fabricação dos dispositivos, empregando processo chamado de forjamento a frio, que nada mais é que dar forma a uma geometria através de forças de compressão utilizando uma prensa e um molde.

Este processo não é possível com os biomateriais metálicos convencionais. As ligas estudadas apresentam ainda características únicas no tocante ao controle do módulo de elasticidade, ou seja, o coeficiente que correlaciona a rigidez e flexibilidade do material. Hastes de próteses fabricadas com materiais convencionais apresentam entre três e seis vezes a rigidez dos ossos e essa diferença faz com que um implante dessa natureza instalado dentro do canal medular iniba as deformações elásticas naturais e benéficas que ocorrem no osso ao realizar as atividades como caminhar, correr etc. Essa situação pode acarretar a perda de massa óssea na região do implante e culminar na soltura ou fratura do implante ou do tecido ósseo.

É neste aspecto que tratamentos térmicos específicos permitem controlar as propriedades de rigidez e flexibilidade desses dispositivos. "O processo possibilita a fabricação de hastes com propriedades mecânicas dedicadas, ou seja, específicas de acordo com o tipo de solicitação mecânica e isto não se conseguia com os biomateriais convencionais. A parte superior da haste, por exemplo, pode ser fabricada com maior resistência mecânica e a parte inferior com baixa rigidez", esclarece o pesquisador. Essa capacidade abre campo para uma nova geração de implantes que poderão ser projetados de forma a atender as particularidades da complexa biomecânica do corpo humano.

Sobre o titânio

O elemento titânio é o quarto metal em abundância na crosta terrestre, porém em menor quantidade que o alumínio, ferro e magnésio. Sua produção é pequena pela especificidade no processo de redução do minério até chegar ao elemento, pois não é encontrado na forma pura. Possui altíssima resistência mecânica e à corrosão. A resistência mecânica é semelhante ao aço, com aproximadamente metade do peso. Por isso, em tudo quanto é necessária a redução de peso e maior resistência mecânica, ele pode ser aplicado com eficiência. É encontrado nas áreas aeroespacial, de plataforma de petróleo, automotiva, esportiva, de vestuário e na medicina.

Sobre o nióbio

As jazidas foram encontradas na cidade de Araxá, em Minas Gerais (MG), em meados da década de 1950. Não por acaso, o Estado de Minas Gerais possui a maior oferta, somando 90% da produção brasileira, seguido do Estado de Goiás, com 10%. A segunda maior produção é do Canadá que concentra 1,5%. O Brasil, maior produtor mundial, aparece com 98% no ranking.

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