Biocompatibilidade está relacionada com o comportamento dos biomateriais em vários ambientes sob várias condições químicas e físicas. O termo pode referir-se a propriedades específicas de um material sem especificar onde ou como o material deve ser utilizado. Por exemplo, um material pode obter pouca ou nenhuma resposta imunológica em um determinado organismo, e pode ou não ser capaz de se integrar com um determinado tipo de célula ou tecido. Biomateriais imuno-informados que dirigem a resposta imunológica ao invés de tentar contornar o processo é uma abordagem que mostra promessa. A ambiguidade do termo reflete o desenvolvimento contínuo de insights sobre “como os biomateriais interagem com o corpo humano” e eventualmente “como essas interações determinam o sucesso clínico de um dispositivo médico (como marcapasso ou substituição do quadril)”. Os dispositivos médicos modernos e as próteses são frequentemente feitos de mais de um material, pelo que pode nem sempre ser suficiente falar sobre a biocompatibilidade de um material específico. O implante cirúrgico de um biomaterial no corpo desencadeia uma reação organismo-inflamatória com a cicatrização associada do tecido danificado. Dependendo da composição do material implantado, da superfície do implante, do mecanismo de fadiga e da decomposição química, há várias outras reacções possíveis. Estas podem ser tanto locais como sistémicas. Estas incluem resposta imunológica, reação de corpo estranho com o isolamento do implante com um tecido conjuntivo vascular, possível infecção, e impacto na vida útil do implante. A doença do enxerto versus hospedeiro é uma desordem auto- e aloimune, exibindo um curso clínico variável. Pode manifestar-se de forma aguda ou crónica, afectando múltiplos órgãos e tecidos e causando sérias complicações na prática clínica, tanto durante o transplante como durante a implementação de materiais biocompatíveis.
Plásticos biocompatíveisEditar
Alguns dos materiais biocompatíveis (ou biomateriais) mais utilizados são polímeros devido à sua flexibilidade inerente e propriedades mecânicas sintonizáveis. Os dispositivos médicos feitos de plásticos são muitas vezes feitos de um pequeno número, incluindo: copolímero cíclico de olefinas (COC), policarbonato (PC), poliéterimida (PEI), policloreto de vinilo (PVC), poliéterulfona (PES), polietileno (PE), poliéteretercetona (PEEK) e até mesmo polipropileno (PP). Para garantir a biocompatibilidade, existe uma série de testes regulamentados que o material deve passar para ser certificado para uso. Estes incluem o Teste de Reatividade Biológica da Farmacopéia IV dos Estados Unidos (USP Classe IV) e a Organização Internacional de Normas 10993 (ISO 10993) Avaliação Biológica de Dispositivos Médicos. O principal objectivo dos testes de biocompatibilidade é quantificar a toxicidade aguda e crónica do material e determinar quaisquer potenciais efeitos adversos durante as condições de utilização, pelo que os testes necessários para um determinado material dependem da sua utilização final (ou seja, sangue, sistema nervoso central, etc.).
Propriedades mecânicasEditar
Além de um material ser certificado como biocompatível, os biomateriais devem ser concebidos especificamente para a sua aplicação alvo dentro de um dispositivo médico. Isto é especialmente importante em termos de propriedades mecânicas que regem a forma como um dado biomaterial se comporta. Um dos parâmetros mais relevantes do material é o Módulo Young, E, que descreve a resposta elástica de um material às tensões. O Módulo Young do tecido e o dispositivo que está sendo acoplado ao mesmo devem ser compatíveis entre o dispositivo e o corpo, quer o dispositivo seja implantado ou montado externamente. A correspondência do módulo elástico permite limitar o movimento e a delaminação na biointerface entre o implante e o tecido, bem como evitar a concentração de tensões que podem levar a falhas mecânicas. Outras propriedades importantes são as resistências à tração e à compressão que quantificam as tensões máximas que um material pode suportar antes de quebrar e podem ser usadas para estabelecer limites de tensão a que um dispositivo pode estar sujeito dentro ou fora do corpo. Dependendo da aplicação, pode ser desejável que um biomaterial tenha alta resistência para que seja resistente a falhas quando sujeito a uma carga, porém em outras aplicações pode ser benéfico que o material seja de baixa resistência. Existe um equilíbrio cuidadoso entre força e rigidez que determina a robustez do dispositivo biomaterial em caso de falha. Normalmente, à medida que a elasticidade do biomaterial aumenta, a resistência à tração final vai diminuindo e vice-versa. Uma aplicação onde um material de alta resistência é indesejável é em sondas neurais; se um material de alta resistência for utilizado nestas aplicações, o tecido falhará sempre antes do dispositivo (sob carga aplicada) porque o Módulo Young da dura-máter e tecido cerebral é da ordem de 500 Pa. Quando isso acontece, podem ocorrer danos irreversíveis ao cérebro, portanto o biomaterial deve ter um módulo elástico menor ou igual ao tecido cerebral e uma baixa resistência à tração se uma carga aplicada for esperada.
Para biomateriais implantados que podem sofrer flutuações de temperatura, por exemplo, implantes dentários, a ductilidade é importante. O material deve ser dúctil por uma razão semelhante, a resistência à tração não pode ser muito alta, a ductilidade permite que o material se dobre sem fraturas e também evita a concentração de tensões no tecido quando a temperatura muda. A propriedade material da tenacidade também é importante para implantes dentários, bem como para qualquer outro implante rígido e resistente, tal como uma articulação da anca de substituição. A tenacidade descreve a capacidade do material de deformar sob tensão aplicada sem fraturar e ter uma tenacidade elevada permite que os implantes biomateriais dentários dentários durem mais tempo dentro do corpo, especialmente quando sujeitos a grandes tensões ou a tensões cíclicas, como as tensões aplicadas a uma articulação do quadril durante a corrida.
Para dispositivos médicos que são implantados ou fixados à pele, outra propriedade importante que requer consideração é a rigidez flexural, D. A rigidez flexural determinará a forma como a superfície do dispositivo pode manter um contato conforme com a superfície do tecido, o que é especialmente importante para dispositivos que estão medindo o movimento do tecido (deformação), sinais elétricos (impedância), ou são projetados para aderir à pele sem delaminação, como na eletrônica epidérmica. Como a rigidez flexural depende da espessura do material, h, até a terceira potência (h3), é muito importante que um biomaterial possa ser formado em camadas finas nas aplicações mencionadas anteriormente, onde a conformação é fundamental.