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 integradas diretamente nos ossos sem meios auxiliares. As estruturas porosas nas respetivas superfícies permitem um crescimento ósseo seguro. A pulverização por plasma a vácuo concede-lhes a forma e a estabilidade necessárias.
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Os ossos humanos estão num processo de remodelagem constante. Os fagócitos estão constantemente a devorar à volta do 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 relativa rapidez. Este mesmo mecanismo permite que as articulações artificiais se integrem diretamente nos ossos sem necessidade de cimento ósseo.

Uma ligação sólida

Quando uma fratura está a sarar, o osso encontra-se com o osso. No entanto, no caso de um implante, o osso toca num corpo estranho metálico. Para permitir o seu crescimento, tem de oferecer uma boa superfície às trabéculas para se fixarem. As trabéculas são pequenas hastes que formam uma estrutura em grelha tridimensional dentro do osso. Idealmente, irão tocar em poros que correspondam à sua resistência. Ao mesmo tempo, estas cavidades têm de ter profundidade adequada para que as trabéculas consigam uma fixação suficiente forte.

Em termos de engenharia dos materiais, isto representa um enorme desafio: o implante tem de 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, 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 numa câmara de vácuo. Num vácuo de cerca de 0,08 milibar, todo o oxigénio da atmosfera e o vapor de água que possa aí estar preso são aspirados para fora da câmara, criando as condições necessárias para uma atmosfera de gás ultrapuro. A câmara é então inertizada com árgon 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.

É aplicada uma corrente forte para criar um arco e o gás do processo transforma-se em plasma. O pó de pulverização, normalmente também ele 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 assegura 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 primárias, 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, 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 através de 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. 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, as ancas artificiais são muitas vezes implantadas sem cimento, ao contrário do que acontece com os joelhos.


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