Os biomateriais na engenharia representam um campo inovador e essencial para o avanço da tecnologia médica. Embora a Engenharia de Materiais seja tradicionalmente associada ao desenvolvimento de metais, polímeros, cerâmicas e compósitos, seu potencial vai muito além das aplicações industriais. Neste contexto, explicamos o que são biomateriais, como classificá-los, suas principais propriedades e aplicações, além do papel que o engenheiro de materiais exerce na área da saúde.
Os biomateriais na engenharia: o que são?
Utilizamos biomateriais para substituir, reparar ou melhorar funções biolólgicas do corpo humano. Em outras palavras, eles devem ser compatíveis com os tecidos vivos e podem ter funções protéticas, diagnósticas ou terapêuticas, sempre com o objetivo de manter ou melhorar a qualidade de vida dos pacientes.
Neste contexto, a escolha do biomaterial depende da aplicação desejada e de suas propriedades físicas, químicas, biológicas e mecânicas. Portanto, um biomaterial eficiente precisa ser:
- Biocompatível;
- Estável quimicamente;
- Resistente mecanicamente;
- Não tóxico;
- Ter rugosidade, elasticidade, permeabilidade e bioatividade adequadas para a função.
Propriedades dos biomateriais na engenharia
De modo geral, é importante destacar que para serem utilizados em aplicações médicas, os biomateriais na engenharia precisam possuir características específicas que os diferenciam de outros materiais comuns.
Entre essas propriedades, podemos citar:
- Capacidade de interação com tecidos vivos;
- Resistência à corrosão e ao desgaste;
- Durabilidade em ambientes fisiológicos;
- Possibilidade de absorção ou integração ao corpo humano.
Além disso, essas propriedades devem ser mantidas durante toda a vida útil do dispositivo ou implante.
Classificação dos biomateriais na engenharia
Os biomateriais podem ser classificados de duas maneiras principais: pelo tipo de material e pela forma como interagem com o organismo. Cada uma dessas classificações oferece uma perspectiva importante para o uso adequado dos biomateriais.
Classificação pelo tipo do biomaterial
Metálicos
- Vantagens: Alta resistência mecânica, boa durabilidade, além disso, são de fácil fabricação;
- Desvantagens: Baixa biocompatibilidade, suscetíveis à corrosão;
- Aplicações: Parafusos ortopédicos, placas ósseas, próteses, implantes dentários.
Poliméricos
- Vantagens: Flexibilidade, boa biocompatibilidade, não apenas possuem baixo custo, como também podem ser absorvíveis;
- Desvantagens: Baixa resistência mecânica, difícil esterilização;
- Aplicações: Lentes de contato, fios de sutura, substituição de vasos sanguíneos, bem como, preenchimentos ósseos.
Cerâmicos
- Vantagens: Estabilidade química, resistência à compressão, além disso, possuem uma alta biocompatibilidade;
- Desvantagens: Fragilidade, difícil fabricação;
- Aplicações: Próteses dentárias, ortopedia, como também, restaurações ósseas.
Compósitos
- Vantagens: Alta resistência mecânica, boa durabilidade;
- Desvantagens: Fabricação complexa, menor compatibilidade com materiais de base;
- Aplicações: Implantes articulares, válvulas cardíacas artificiais, resinas compostas.
Classificação biológica (interação com o corpo)
- Bioinertes: Não interagem com o organismo, ainda que, coexistam. Ex: titânio, alumina
- Biotolerantes: São aceitos, mas o corpo os isola com tecido fibroso. Ex: polímeros sintéticos, ligas metálicas
- Bioativos: Interagem diretamente com os tecidos, promovendo regeneração. Ex: vitrocerâmicas, vidros bioativos
- Bioabsorvíveis: Degradam-se no corpo ao longo do tempo. Ex: biopolímeros
Por conseguinte, o entendimento dessa interação é fundamental para definir o sucesso do biomaterial no organismo.
Aplicações dos biomateriais na engenharia na área da saúde
Os biomateriais podem ser classificados em categorias como metais, cerâmicas, polímeros e materiais compósitos. Cada tipo apresenta propriedades específicas que os tornam ideais para determinadas aplicações. Os metais, por exemplo, são frequentemente utilizados em próteses articulares e implantes dentários devido à sua resistência mecânica. Já as cerâmicas são aplicadas em procedimentos odontológicos e ortopédicos, enquanto os polímeros têm uma ampla gama de usos, desde suturas até dispositivos de liberação controlada de medicamentos.
Os biomateriais na engenharia têm aplicações diretas em diversas áreas médicas, sendo assim, eles estão presentes em:
- Ortopedia: próteses, placas, pinos e hastes ósseas;
- Odontologia: implantes dentários, restaurações;
- Cardiologia: válvulas cardíacas e stents;
- Oftalmologia: lentes intraoculares;
- Cirurgias gerais: não apenas, fios de sutura, mas também materiais de regeneração tecidual.
O papel do engenheiro de materiais
Trabalhando em conjunto com médicos, pesquisadores e profissionais da saúde, o engenheiro de materiais garante que os biomateriais utilizados sejam seguros, eficazes e sustentáveis. Ou seja, as duas profissões em conjunto garantem o bem estar dos pacientes como um todo.
Nesse cenário, o profissional é responsável por entender as necessidades clínicas e transformá-las em soluções viáveis por meio da seleção, desenvolvimento e aplicação dos biomateriais. Algumas das atividades incluem:
- Escolha dos materiais mais adequados;
- Síntese e caracterização do biomaterial;
- Testes de biocompatibilidade e durabilidade;
- Produção de dispositivos médicos personalizados.
Conclusão
Os biomateriais na engenharia são essenciais para a inovação na medicina moderna. Graças a eles, é possível tratamentos menos invasivos, próteses mais duráveis e dispositivos médicos mais eficientes. Por fim, o engenheiro de materiais é o elo entre o desenvolvimento científico e a aplicação prática, contribuindo diretamente para a melhoria da saúde e qualidade de vida das pessoas.
