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Elas serão customizadas a partir de fusão seletiva à laser

08/08/2016

A Unidade EMBRAPII IPT, em parceria com a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM), irá participar do desenvolvimento de próteses ortopédicas de ligas Nb-Ti (nióbio-titânio) e Ti-Nb-Zr (titânio-nióbio-zircônio) por fusão seletiva a laser, que permitirá a confecção de materiais sob medida e mais próximos à consistência do osso humano. O projeto, que terá o investimento de R$ 8,2 milhões, contará com recursos da EMBRAPII e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Este será o maior projeto do segmento desenvolvido no país, em termos de valores, na área de produção de próteses metálicas por manufatura aditiva aplicado a ligas metálicas especiais. A ideia do projeto, que terá a duração de 42 meses, surgiu de uma reunião do Laboratório de Processos Metalúrgicos da Unidade IPT com a AACD, em que se discutiu o problema de adequação das próteses ao perfil de cada paciente. Estas próteses são, geralmente, fabricadas por meio de processos como usinagem, fundição e forjamento, entre outros. Já a fusão seletiva a laser é um dos processos de manufatura aditiva no qual os mais diversos materiais podem ser aplicados camada por camada (na ordem de micrômetros) para a fabricação de uma peça sem a existência de um molde ou ferramenta, mas obrigatoriamente por meio de um sistema CAD/CAM.

O projeto será dividido em duas etapas. A primeira delas será a produção de um pó que tenha todas as características necessárias para trabalhar com o sistema de deposição, o que deverá acontecer em um prazo estimado de 24 meses. A segunda fase, de 18 meses, será efetivamente a manufatura aditiva, ou seja, a produção e a caracterização das peças, com a realização de ensaios de corrosão e citotoxicidade (para averiguar os efeitos tóxicos ou anti-proliferativos da amostra em culturas celulares) e ensaios mecânicos, incluindo de fadiga em líquido sinovial (substância que lubrifica e nutre a cartilagem e ossos dentro da cápsula da articulação, diminuindo o atrito entre as estruturas do corpo).

Atualmente, os pós da liga nióbio-titânio não têm produção comercial mundial e será necessário conseguir um material de alta qualidade para a aplicação na máquina, o qual deve obedecer a uma série de parâmetros como escoabilidade, distribuição de tamanho de partículas, morfologia esférica e nível de pureza adequado. A partir daí, espera-se obter peças que tenham precisão dimensional requerida para aplicação no paciente, resistência mecânica adequada e que sejam biocompatíveis, incluindo um determinado nível de porosidade para estarem mais próximas da resistência ao osso humano.

“A premissa da manufatura aditiva é, a partir de exames como tomografia ou ressonância magnética de um paciente, criar um desenho tridimensional da peça que será ‘impressa’ exatamente nas dimensões requeridas e irá se encaixar no corpo humano, sem a necessidade de fazer qualquer alteração – ou seja, feita sob medida”, explica o pesquisador e um dos coordenadores do projeto, João Batista Ferreira Neto. O foco do trabalho da equipe da Unidade EMBRAPII IPT será a produção dos materiais, ou seja, as ligas e os pós das ligas, que serão usados para a construção de próteses de quadril (no caso do projeto, as placas angulares de fêmur) no Instituto em Sistemas de Manufatura e Laser do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (Senai), em Joinville (SC). O corpo clínico da AACD responderá pela orientação do uso médico da prótese, bem como pelos ensaios clínicos experimentais de sua validação.