Implantes biodegradáveis em ferro poroso obtidos por fabrico aditivo

As lesões e os distúrbios músculo-esqueléticos, devido a doenças como osteoporose ou a acidentes, afetam milhões de doentes em todo o mundo. De modo a tratar os tecidosdanificados, é necessário proceder à sua fixação, sendo necessária a inserção de um dispositivo, permanente ou temporário. Após a cicatrização óssea ou a regeneração dos tecidos,os dispositivos de fixação temporários que são aplicados em zonas sujeitas a baixos esforços perdem sua função e permanecem no corpo como objetos estranhos. A cirurgia deremoção de implantes temporários é frequentemente recomendada, devido a fatores que afetam o bem-estar dos pacientes, como dor, desconforto, dispositivos salientes einfecções. Este tipo de cirurgia de remoção é frequente nos departamentos ortopédicos e é responsável por elevados custos sociais. Os dispositivos biodegradáveis têm potencialpara se tornarem candidatos bem-sucedidos de dispositivos médicos de implantes temporários, pois degradam-se no corpo humano após a cicatrização dos tecidos, reduzindo oscustos em cirurgias adicionais de remoção. Embora os materiais poliméricos bioabsorvíveis sejam comuns no mercado e sejam utilizados na prática clínica, estes estão limitadosdevido às propriedades intrínsecas dos polímeros como a baixa resistência mecânica. Recentemente, metais como ferro (Fe), magnésio (Mg) e zinco (Zn) têm sido estudados emaplicações médicas devido às suas propriedades de biodegradação. O magnésio e suas ligas têm propriedades mecânicas compatíveis com o osso humano, no entanto, a suadegradação é mais rápida que o tecido hospedeiro e está relacionada com a libertação de hidrogénio que interfere com o processo de cura. O zinco e suas ligas têm uma taxa decorrosão adequada, mas as suas propriedades mecânicas e elevada densidade não são apropriadas. O ferro, por sua vez, apresenta maior rigidez quando comparado com o ossohumano e baixa taxa de degradação. No entanto, o ferro é a melhor opção, pois é essencial para que as células sanguíneas, como hemoglobina e mioglobina, transportem oxigénio enas reações redox dos citocromos. Para superar algumas limitações do ferro, deverá ser feito um enorme esforço para adequar as suas propriedades aos substitutos ósseos.Recentemente, a comunidade científica começou a dar os primeiros passos no uso de estruturas/scaffolds porosas de ferro formadas por unidades estruturais simples. Os resultadospreliminares parecem promissores na diminuição do módulo de elasticidade, acelerando a taxa de degradação e permitindo um bom suporte para a proliferação de células ósseas.Ainda assim, as propriedades mecânicas e a taxa de degradação podem ser melhoradas com o design apropriado dos scaffolds de ferro. A estratégia deste projeto baseia-se numnovo conceito, agora proposto de scaffolds de ferro poroso com estruturas de densidade variável e diferentes células unitárias para serem usadas como dispositivos de fixaçãotemporários, com o objectivo de se degradarem à mesma velocidade a que o osso cresce ou tecido sara. Para atingir o desafio de produzir estruturas complexas, será utilizado ummétodo avançado de fabrico aditivo (AM), como o sintered laser melting (SLM). Esta nova linha de pesquisa avaliará o efeito do design dos scaffolds de ferro, produzidos por fabricoaditivo, nas propriedades resultantes, a fim de obter as características adequadas para implantes ósseos temporários. No final do projeto, um protótipo baseado num caso real serádesenvolvido e submetido a ensaios de citocompatibilidade e microbiologia. A combinação de ferro biodegradável e fabrico aditivo (AM) conduz a uma mudança significativa dosimplantes metálicos em muitos aspectos, incluindo materiais, design, fabrico e aplicações clínicas. Para atingir este objetivo, uma equipa multidisciplinar de investigadores doIDMEC, INEGI, CeFEMA, IPS e FMUP / CINTESIS, combinando especialistas de engenharia de materiais, engenharia mecânica e microbiologia, trabalhará em colaboração direta comconsultores industriais (BioCeramed) e consultores clínicos (ortopedistas). A colaboração entre universidade, indústria e medicina será crucial para gerar resultados inovadores dealta qualidade com impacto científico. A definição de novas linhas de investigação com viabilidade económica pode ter repercussões na transferência de tecnologia e, a longo prazo,no bem-estar e no envelhecimento ativo das populações.