Um convite para o crescimento ósseo - A pulverização por plasma a vácuo gera estabilidade porosa

Um convite para o crescimento ósseo - A pulverização por plasma a vácuo gera estabilidade porosa

Muitas articulações artificiais são incorporadas diretamente nos ossos sem qualquer ajuda. As estruturas porosas nas respectivas superfícies permitem um crescimento ósseo seguro. A pulverização por plasma a vácuo proporciona a elas a forma e a estabilidade necessárias.
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Os ossos humanos estão em um processo de remodelagem constante. Os fagócitos estão constantemente devorando o osso. Ao mesmo tempo, o corpo produz células a partir de osteoblastos, sendo estas células usadas para criar osso novo. Este é o motivo pelo qual um osso partido volta a crescer como um todo com certa rapidez. Este mesmo mecanismo permite que as articulações artificiais se integrem diretamente aos ossos sem necessidade de cimento ósseo.

Uma ligação sólida

Quando uma fratura está se regenerando, o osso fica junto com osso. No entanto, no caso de um implante, o osso toca em um corpo estranho metálico. Para permitir o seu crescimento, ele precisa permitir uma boa superfície para as trabéculas se fixarem. As trabéculas são pequenas hastes que formam uma estrutura em grade tridimensional dentro do osso. Idealmente, eles se encaixarão em poros que correspondam à sua resistência. Ao mesmo tempo, estas cavidades devem ter uma profundidade adequada para que as trabéculas consigam uma fixação suficiente forte.

Em termos de engenharia dos materiais, isto representa um enorme desafio: o implante deve oferecer uma superfície porosa, mas, ainda assim, ser capaz de suportar enormes cargas ao longo de vários anos. É por isso que os componentes dos implantes são feitos de ligas de titânio altamente estáveis. Para criar uma superfície suave, eles precisam de um revestimento que possa formar uma ligação literalmente inquebrável com o substrato. A pulverização por plasma a vácuo (Vacuum Plasma Spraying, VPS) oferece a solução para este problema.

Atmosfera de gás ultrapuro

Durante este processo, o implante sem revestimento é colocado em uma câmara de vácuo. Em um vácuo de cerca de 0,08 milibar, todo o oxigênio da atmosfera e o vapor de água que possam estar presos são aspirados para fora da câmara, criando as condições necessárias para uma atmosfera de gás ultrapuro. A câmara é então inertizada com argônio e novamente evacuada. A seguir, o gás do processo é introduzido na câmara. O processo de revestimento propriamente dito começa quando o queimador de plasma é ligado.

Uma corrente forte é aplicada para criar um arco e o gás do processo transforma-se em plasma. O pó de pulverização, normalmente de titânio, é misturado no jato de gás. A temperaturas superiores a 20.000 graus Celsius, formam-se gotículas de líquido, que são aceleradas, comprimidas e pulverizadas contra a superfície da peça. A elevada densidade energética no processo garante a extrema estabilidade da ligação. A gestão precisa do processo permite influenciar a forma das estruturas resultantes e obter a forma de poro necessária. Uma combinação de bombas de vácuo de parafuso COBRA controladas por frequência como bombas de apoio e de aceleradores de vácuo Puma comprovou o seu sucesso em sistemas VPS de grandes dimensões.

A resposta curta é não. Uma grande percentagem de componentes para membros artificiais (endopróteses) é feita de ligas de cromo-cobalto (CoCr). Graças à sua estabilidade sob níveis de carga em constante variação, eles provaram ser uma extraordinária opção para o corpo humano. No entanto, as células ósseas não conseguem ligar-se diretamente a superfícies feitas a partir destas ligas. Por isso, os implantes de CoCr são fixados ao osso por um material conhecido por cimento ósseo, uma resina sintética.

O titânio oferece um nível de estabilidade idêntico ao das ligas de CoCr, mas reage bem com os ossos. As células ósseas conseguem ligar-se diretamente a este metal. Eles respondem de forma idêntica ao tântalo, no entanto, este material é muito mais raro e significativamente mais caro, razão pela qual quase não é usado em implantes. Inúmeros fatores determinam se a melhor opção são os implantes cimentados ou os integrados diretamente. Por exemplo, os quadris artificiais são muitas vezes implantados sem cimento, ao contrário do que acontece com os joelhos.


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