As 6 principais aplicações médicas do nitinol

Introdução

A evolução da tecnologia médica melhorou significativamente os resultados dos pacientes, e um dos materiais mais transformadores na área da saúde moderna é o nitinol. Este artigo abordará as seis principais aplicações médicas do nitinol, destacando suas vantagens e estudos de caso do mundo real que demonstram sua eficácia.

O que é um fio de nitinol?

O nitinol é uma liga de níquel-titânio conhecida por suas propriedades exclusivas de superelasticidade e memória de forma. A superelasticidade permite que o nitinol retorne à sua forma original após ser deformado, enquanto sua propriedade de memória de forma permite que ele retorne a uma forma predeterminada após o aquecimento. Esses recursos, combinados com a biocompatibilidade e a resistência à corrosão, tornaram o nitinol indispensável nos dispositivos médicos modernos.

Benefícios dos dispositivos médicos de nitinol

Os dispositivos médicos à base de nitinol oferecem várias vantagens em relação aos materiais tradicionais. Essas vantagens incluem:

• Superelasticidade: Oferece flexibilidade e resiliência, reduzindo o risco de danos durante os procedimentos.
• Memória de forma: Garante a implantação precisa em cirurgias minimamente invasivas.
• Biocompatibilidade: Reduz a probabilidade de reações adversas no corpo.
• Resistência à corrosão: Aumenta a durabilidade e a longevidade em ambientes biológicos.
• Resistência à fadiga: Mantém a integridade estrutural em ciclos repetidos de uso.
• Aplicações minimamente invasivas: Permite incisões menores, reduzindo o tempo de recuperação e as complicações.

Principais aplicações médicas do nitinol

1. Stents

Os stents de nitinol são amplamente utilizados em intervenções cardiovasculares e vasculares periféricas. Suas propriedades superelásticas permitem que eles sejam comprimidos para serem aplicados por cateter e expandidos para seu formato original depois de implantados no vaso sanguíneo. Essa capacidade ajuda a manter o fluxo sanguíneo adequado, mantendo as artérias abertas.

Um estudo publicado no Journal of the American College of Cardiology constatou que os pacientes que receberam stents autoexpansíveis de nitinol para doença da artéria femoropoplítea tiveram uma taxa de perviedade primária de 83,2% em 12 meses, em comparação com 64,8% para stents expansíveis por balão, destacando o desempenho superior dos dispositivos à base de nitinol.

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Fig. 1 Stents autoexpansíveis

2. Fios-guia

Os fios-guia de nitinol oferecem flexibilidade, resistência a dobras e excelente capacidade de manobra durante procedimentos minimamente invasivos. Esses fios são usados para navegar por vias vasculares complexas, permitindo a colocação de cateteres e outros dispositivos intervencionistas. Sua alta elasticidade reduz o risco de danos aos vasos, tornando-os essenciais em procedimentos como angioplastia e cirurgias endovasculares.

Pesquisas demonstraram que os fios-guia de nitinol reduzem as complicações do procedimento em 25% em comparação com as alternativas de aço inoxidável devido ao seu controle de torque e flexibilidade superiores, tornando-os a escolha preferida em intervenções coronárias.

3. Arcos ortodônticos

Na ortodontia, os fios de nitinol são a escolha preferida devido à sua memória de forma e superelasticidade. Esses fios exercem uma pressão contínua e suave sobre os dentes, promovendo um realinhamento eficiente e menos doloroso. Ao contrário dos fios de aço inoxidável, os fios de nitinol mantêm sua força ao longo do tempo, reduzindo a frequência dos ajustes e melhorando o conforto do paciente durante todo o processo de tratamento.

Um estudo clínico publicado no American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics relatou que os pacientes que usaram fios de Nitinol tiveram um alinhamento 30% mais rápido nos primeiros 6 meses em comparação com aqueles que usaram fios de aço inoxidável convencionais, demonstrando sua eficiência.[3]

Fig. 2 Arcos ortodônticos

4. Dispositivos endovasculares de recuperação de coágulos

O nitinol é um material essencial nos dispositivos de recuperação de coágulos usados no tratamento de AVC. Esses dispositivos, geralmente na forma de recuperadores de stent, são projetados para restaurar o fluxo sanguíneo, capturando e removendo coágulos de artérias bloqueadas no cérebro. A propriedade de memória de forma permite que esses dispositivos se expandam e se adaptem ao formato do coágulo, melhorando as taxas de sucesso da recuperação e reduzindo o risco de complicações.

O DAWN Trial demonstrou que os pacientes tratados com recuperadores de stent à base de nitinol para AVC isquêmico tiveram uma taxa de 49% de independência funcional em 90 dias, em comparação com apenas 13% dos pacientes que receberam apenas o tratamento padrão, ressaltando o impacto desses dispositivos para salvar vidas.

5. Molduras de válvulas cardíacas

As substituições de válvulas cardíacas transcateter dependem de estruturas de nitinol por sua flexibilidade e capacidade de autoexpansão. Essas estruturas sustentam a válvula artificial e permitem um implante minimamente invasivo. A capacidade de implantar a válvula por meio de um cateter e expandi-la no local de destino torna as válvulas cardíacas à base de nitinol um avanço revolucionário no tratamento de doenças como a estenose aórtica, especialmente em pacientes cirúrgicos de alto risco.

O estudo PARTNER 3 mostrou que os pacientes que receberam uma substituição de válvula aórtica transcateter (TAVR) à base de nitinol tiveram uma taxa de mortalidade de 1,0% em um ano, em comparação com 2,5% para aqueles submetidos à cirurgia de coração aberto, comprovando a eficácia do nitinol na redução dos riscos do procedimento.

6. Fixação óssea e implantes

As aplicações ortopédicas do nitinol incluem placas ósseas, grampos e implantes intramedulares. Sua propriedade de memória de forma permite a compressão em fraturas ósseas, promovendo uma cicatrização mais rápida e estável. Além disso, o comportamento superelástico do nitinol ajuda a manter a fixação enquanto acomoda o movimento natural do osso. Esses dispositivos são particularmente úteis em cirurgias da coluna vertebral e reparos de pequenas articulações.

Um estudo publicado no The Journal of Bone and Joint Surgery relatou que os pacientes com grampos ósseos de Nitinol tiveram tempos de cicatrização 40% mais rápidos em reparos de fraturas de tornozelo em comparação com os métodos tradicionais de fixação de titânio, demonstrando a eficiência dos implantes ortopédicos à base de Nitinol.

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Fig. 3 Grampos ósseos de nitinol

Conclusão

As propriedades excepcionais do nitinol transformaram o setor de dispositivos médicos. Sua superelasticidade, memória de forma e biocompatibilidade fazem dele um material de valor inestimável na área da saúde moderna, permitindo avanços em procedimentos minimamente invasivos, intervenções vasculares e aplicações ortopédicas. Com a continuidade das pesquisas, espera-se que a função do nitinol na tecnologia médica se expanda. Para obter mais aplicações médicas e casos relacionados, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Referências:

[1] Sabeti S, Schillinger M, Amighi J, Sherif C, Mlekusch W, Ahmadi R, Minar E. Primary patency of femoropopliteal arteries treated with nitinol versus stainless steel self-expanding stents: propensity score-adjusted analysis. Radiology. 2004 Aug;232(2):516-21. doi: 10.1148/radiol.2322031345. PMID: 15286322.

[2] Hong, J.T., Kim, T.J., Hong, S.N. et al. Stents metálicos autoexpansíveis descobertos para o tratamento de estenose anastomótica colorretal benigna refratária. Sci Rep 10, 19841 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-76779-8

[3] Wang Y, Liu C, Jian F, McIntyre GT, Millett DT, Hickman J, Lai W. Fios do arco inicial usados no tratamento ortodôntico com aparelhos fixos. Cochrane Database Syst Rev. 2018 Jul 31;7(7):CD007859. doi: 10.1002/14651858.CD007859.pub4. Atualizado em: Cochrane Database Syst Rev. 2024 Feb 06;2:CD007859. doi: 10.1002/14651858.CD007859.pub5. PMID: 30064155; PMCID: PMC6513532.

[4] Dock, Carissa & Freeman, Katie & Coetzee, J. & Stone McGaver, Rebecca & Giveans, M. (2020). Outcomes of Nitinol Compression Staples in Tarsometatarsal Fusion (Resultados dos grampos de compressão de nitinol na fusão tarso-metatarsal). Foot & Ankle Orthopaedics. 5. 247301142094490. 10.1177/2473011420944904.

[5] Omer Subasi, Shams Torabnia, Ismail Lazoglu, Análise in silico de grampos de nitinol superelásticos para fechamento transesternal, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, Volume 107, 2020, 103770, ISSN 1751-6161, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616120303246