O que são metais biomédicos?

Introdução

Os metais biomédicos são essenciais na medicina moderna. Eles ajudam a diagnosticar, tratar, reparar ou substituir tecidos danificados no corpo humano. Esses metais são usados para reparar e substituir tecidos duros, como ossos e dentes. Eles também tratam tecidos cardiovasculares e moles e estão envolvidos na fabricação de órgãos artificiais.

O mercado farmacêutico global está se expandindo, o que leva a um uso mais amplo de metais biomédicos. Esses materiais incluem vários metais e ligas. Eles são conhecidos por sua alta resistência mecânica e durabilidade, o que os torna ideais para implantes de suporte de carga. Para funcionar de forma eficaz por longos períodos, os metais biomédicos devem ter excelentes propriedades mecânicas e físicas. Eles também precisam de resistência superior à corrosão, biocompatibilidade e facilidade de processamento.

Tipos de metais biomédicos

1. Tântalo

O tântalo é um metal refratário com uma estrutura cúbica de núcleo sólido. Ele tem forte estabilidade química e resistência à corrosão. No ambiente fisiológico, o tântalo forma uma película passivada estável em sua superfície. Essa película o protege da corrosão e garante a biocompatibilidade.

O tântalo é valioso para a ortopedia e a odontologia. Ele se integra bem ao tecido ósseo, promovendo a formação de novos ossos ao seu redor. O tântalo é usado para fabricar placas ósseas, parafusos e raízes de implantes. Suas propriedades exclusivas também o tornam adequado para suturas cirúrgicas e reparos de defeitos musculares. Sua alta eletronegatividade proporciona excelentes propriedades antitrombóticas, benéficas para stents endovasculares e corações artificiais. Além disso, os isótopos de tântalo são usados em terapia de radiação devido às suas propriedades radiográficas eficazes.

2. Nióbio

O nióbio é outro metal refratário com um ponto de fusão de 2.467 °C e uma estrutura cúbica centrada no corpo. Ele compartilha muitas propriedades com o tântalo, incluindo estabilidade química e resistência à corrosão. O nióbio também tem boa biocompatibilidade com os tecidos humanos.

O nióbio é usado para fabricar implantes médicos, como pregos intramedulares. No entanto, seu uso é limitado devido a problemas econômicos e de fornecimento. Apesar dessas limitações, o nióbio continua valioso em aplicações biomédicas específicas, nas quais suas propriedades são particularmente vantajosas.

3. Zircônio

O zircônio tem um ponto de fusão de 1952°C e apresenta uma estrutura cúbica densa em temperatura ambiente. Acima de 862°C, ele muda para uma estrutura cúbica centrada no corpo. O zircônio compartilha propriedades químicas semelhantes às do titânio, incluindo sua capacidade de formar uma película protetora passivada quando exposto a oxigênio e hidrogênio em altas temperaturas.

O zircônio é altamente resistente à corrosão e tem excelentes propriedades de processamento. O zircônio de grau médico é frequentemente usado com titânio puro em ambientes clínicos. No entanto, seu uso é um pouco limitado devido ao seu alto custo em comparação com outros metais biomédicos. O zircônio pode ser processado em placas, correias e fios para uso em implantes e outros dispositivos médicos.

4. Titânio

O titânio é um metal leve e forte com um ponto de fusão de 1885°C. Forma uma camada de óxido estável. Ele forma uma camada de óxido estável, o que o torna altamente resistente à corrosão. O titânio se integra bem ao tecido ósseo, apresentando excelente biocompatibilidade. Essa propriedade o torna uma escolha popular para implantes, incluindo coroas dentárias, placas ósseas e próteses articulares. Além disso, sua baixa densidade e alta relação resistência/peso o tornam ideal para aplicações ortopédicas e odontológicas.

5. Aço inoxidável

O aço inoxidável, especialmente a liga 316L, é amplamente utilizado em aplicações biomédicas. Ele oferece excelente força, resistência à corrosão e preço acessível. Esse metal é usado em uma variedade de dispositivos médicos, como instrumentos cirúrgicos, stents e implantes ortopédicos. Embora sua biocompatibilidade seja menor em comparação com o titânio ou o tântalo, sua relação custo-benefício e suas propriedades mecânicas o tornam uma escolha comum.

6. Ligas de cobalto-cromo

As ligas de cobalto-cromo, como Co-Cr-Mo, são conhecidas por sua alta resistência, resistência ao desgaste e resistência à corrosão. Essas ligas são comumente usadas em implantes ortopédicos, próteses dentárias e dispositivos cardíacos. Elas são adequadas para aplicações de alta tensão devido às suas propriedades mecânicas. No entanto, geralmente são mais rígidas que o titânio, o que pode afetar sua integração com o osso.

7. Ligas de magnésio

As ligas de magnésio estão se tornando materiais promissores para implantes temporários devido à sua biodegradabilidade. Elas são usadas em dispositivos de fixação óssea que se dissolvem gradualmente à medida que o osso cicatriza. As ligas de magnésio têm boas propriedades mecânicas e são leves. No entanto, suas taxas de corrosão no ambiente fisiológico precisam de um gerenciamento cuidadoso.

8. Platina

A platina é um metal nobre conhecido por sua excelente biocompatibilidade e resistência à corrosão. Ela é usada em dispositivos médicos em que a biocompatibilidade é fundamental, como certos tipos de eletrodos e implantes. Embora a platina seja menos comum do que o titânio ou o aço inoxidável devido ao seu alto custo, suas propriedades exclusivas a tornam valiosa para aplicações específicas.

Conclusão

Os metais biomédicos são essenciais em dispositivos e implantes médicos modernos devido às suas propriedades exclusivas, como força, biocompatibilidade e resistência à corrosão. Cada metal oferece vantagens específicas para diferentes aplicações médicas. Por exemplo, o titânio se integra bem ao osso, enquanto o tântalo tem qualidades antitrombóticas. Empresas como a Stanford Advanced Materials (SAM) oferecem metais e ligas biomédicas de alta qualidade. Sua experiência e seus produtos apoiam os avanços da tecnologia médica e contribuem para melhorar os resultados dos pacientes.