Universidade Federal do Paraná
Setor de Tecnologia
Depto de Engenharia Química
Prof. Dr. Mário José Dallavalli
BIOMATERIAIS E BIOMECÂNICA
TQ-064
Bibliografia recomendada
– CALLISTER, W. D., Materials science and engineering an introduction, John Wiley, 4ª Ed, 1994.
– VAN VLACK, L. H., Princípios de ciência e tecnologia
dos materiais, Campus, 5ª Ed, 1983.
– VAN NOORT, R., Introdução aos materiais dentários,
2ª. Ed., 2004.
– ELIAS, C. N. e LOPES, H. P., Materiais dentários:
ensaios mecânicos, 1ª Ed., 2007.
– BUDDY, D. R., Biomaterials science....
– JOON, B. P., Biomaterials: principles and
applications, 1985.
Biomateriais e Biomecânica
“Overview”
O que é um biomaterial?
 É um material “não-vivo” usado em um
dispositivo médico com intenção de
interação com sistemas biológicos
 Não é necessariamente um dispositivo
médico
Tipos de Biomateriais
– Metais
Caracterizados pela ligação metálica.
– Polímeros
Cadeias longas e moléculas com
unidades repetidas.
– Cerâmicos
Compostos inorgânicos com ligações
iônicas e covalentes.
– Compósitos e Outros
PRF, Vidro (sólidos amorfos) e carbono.
Biomaterial
Biomaterial
Biocompatibilidade X Propriedades
Haste e Esfera:
Liga
Ti = 90%
Al = 06%
V = 04%
Alta resistência mec.
Taça Acetabular:
P.E. = Ultra-Alto p. m.
Coef. Atrito Baixo
Fixação:
Cimento ósseo acrílico
Polimerizado in situ
O que é Biocompatibilidade?
 Biocompatibilidade é a habilidade de um
material em ser compatível com a vida, em
especial, novos materiais compatíveis com o
corpo humano.
 São especificamente desenhados em função da aplicação.
 Estes materiais têm de obedecer a um vasto número de parâmetros
de modo a serem biocompatíveis.
 A biocompatibilidade é essencial para a implementação in-vivo dos
biomateriais, de modo a minimizar quaisquer possíveis reações de
rejeição.
 A esterilidade do biomaterial é uma propriedade extremamente
importante na área dos biomateriais
Biocompatibilidade X Propriedades
Propriedades de Comparação:
Módulo de Elasticidade – Limite de Escoamento – Limite de Resistência –
Alongamento na Fratura – Resistência de Fadiga – Taxa de Corrosão
Assuntos relacionados a
Biomateriais
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Toxicologia
Biocompatibilidade
Cura
Localização anatômica
Requisitos mecânicos e de performance
Processos industriais de fabricação
Ética
Agências reguladoras – ANVISA, FDA
Natureza interdisciplinar
Propriedades dos Materiais





Falha nos materiais
Fratura
Deformação plástica
Tensões e deformações críticas
Fadiga, falha sobre condições cíclicas
Curva Tensão-Deformação
(cont.)
500
Elástica
(MPa)
Tensão,
Limite de escoamento
Plástica
250
fratura

0
0
0.02
0.04
0.05
0.08
Deformação, Є (mm/mm)
O Módulo de Young, E, (ou módulo
de elasticidade) é dado pela
derivada da curva na região
linear.
0.002 0.004 0.005 0.008 0.010
Deformação, Є (mm/mm)
Como não existe um limite claro entre
as regiões elástica e plástica, definese o Limite de escoamento, como a
tensão que, após liberada, causa uma
pequena deformação residual de 0.2%.
0.10
0
Propriedades Mecânicas dos Metais
• Região elástica (deformação reversível)
• Região plástica (deformação quase toda irreversível)
• Módulo de Young ou módulo de elasticidade =>
(derivada da curva na região elástica (linear)
• Limite de escoamento (yield strength) => define a
transição entre região elástica e plástica => tensão
que, liberada, gera uma deformação residual de 0.2%.
• Limite de resistência (tensile strength) => tensão
máxima na curva  de engenharia.
Dinâmica
• Em geral, somente sistemas
oscilatórios dinâmicos são críticos
para sistemas usinados
• O modelo massa-mola e
geralmente utilizado
Dinâmica
• A freqüência natural eh ponto de
máxima oscilação quando a energia e
armazenada mais rapidamente do que
dissipada
Dinâmica
O circuito elétrico análogo e um
circuito RLC com função de
transferência =
Dinâmica
Q e o fator de qualidade e mede as
perdas do sistema
Dinâmica
 Sistemas de Torção tem relações similares
 Tensões estáticas são multiplicadas por Q
na dinâmica
 Amortecimento gera ruído
Trabalho para casa
1.
Usando suas próprias palavras dê uma definição simples
de tensão e deformação.
2.
Relacione quatro tipos de biomateriais e os principais
usos de cada um deles.
3.
Defina Biocompatibilidade e relate duas aplicações nas
quais a definição pode variar.
4.
Quais são os metais tipicamente usados em aplicações
biomédicas, esclareça porque são aplicáveis e quais
propriedades os tornam bons biomateriais.
5.
Relacione 5 empresas brasileiras
biomateriais, indicando a aplicação.
que
produzem
Enviar as respostas para [email protected]
Fim
Ate a próxima aula