MODIFICAÇÃO SUPERFICIAL DE BIOMATERIALES

Diana Carolina Parada QuinayáProfessora: Ivanni Bott

PUC- Rio Pontifícia Universidade Católica do Rio de

Janeiro

Molhabilidade

A molhabilidade de um material sólido pode se descrever através do estudo do ângulo de contato (θ) da tensão superficial (), o

pela ação da capilaridade.

Tensão Superficial (g)

Fuente: http://www.icarito.cl/

Energía livre superficial de Gibbs, GS

coslvslsv Equação de Young

Aproximação de Berthelot

Ângulo de contato

VAPOR

L ÍQUIDO

SÓLIDO

SL

SV

LV

SL

SV

coslvslsv

θSL Ángulo de contacto

gSL Energía livre da interface sólido/líquido

gSV Energía livre da superficie sólida

gLV Energía livre da superficie líquida

O ângulo de contato indica a molhabilidade de uma superfície e, portanto, a sua hidrofilicidade

ou hidrofobicidade

Equilíbrio das forças de tensão e ângulo de contato

VAPOR

L ÍQUIDO

SÓLIDO

SL

SV

LV

SL

SV

Hidrofobicidade - Hidrofilicidade

θSL Ángulo de contacto

gSL Energía libre de la interfase sólido/líquido

gSV Energía libre de la superficie sólida

gLV Energía libre de la superficie líquida

θ > 90º Ángulo de Contacto θ < 90º

Baixa Energía Livre superficial Alta

Ruim Molhabilidade Boa

Ruim Adesividade Boa

Superficie Hidrofóbica

Superficie Hidrofilica

A hidrofilicidade de uma superfície é um dos fatores que determinam a biocompatibilidade de um biomaterial e é diretamente dependente da energia

da superfície.

Coeficiente de espalhamento (SC)

Para que o líquido se espalhe sobre uma nova unidade de área dA, haverá um aumento de energia referente às interfaces líquido-sólido e líquido-gás.

• Este aumento da energia livre deve ser inferior à energia livre associada à superfície que está sendo coberta

SC > 0 para que exista molhabilidade. 

• Trabalho de bio-adesão

• Trabalho de coesão

• Trabalho de Difusão

Ecuación de Neuman

Fuente: http://www.icarito.cl/

Adsorção de ProteínasProcesso pelo qual um átomo ou molécula de uma substância está ligado (aderido) a uma superfície sólida ou na interface entre dois fluidos.

Resposta biológica

Concentração de proteínas adsorvidas

Mudanças conformacionais inducidas na superficie.

Força de adesão entre substrato - proteína

EQUILIBRIO ADSORÇÃO - DESORSÃO

1) Transporte até a superfície.

2) Adesão na superficie

3) Mudanças conformacionais inducidas

na superficie.

4) Transporte longe da superficie ou desorción.

Resposta biológica insuficiente empróteses.

A incompatibilidade dos materiais com os

processos de adaptação ao corpo humano.

Efeitos adversos

Inconvenientes em

aderência e fixação da

prótese

Resultados indesejados

Rejeição do

material pelo corpo

Uma segunda cirurgia para a

remoção do implante é necessária

Atraso na recuperação de pacientes

Aumento dos custos e

desconforto em doentes

inflamação crônica

Superfície

Adsorção de proteínas

Interação celular

Integração de Tecidos

.

Fuente: Nicholas D. Spencer and Marcus Textor

Resposta biológica

• Quitosano

• Ti6Al4V

• Hidroxiapatita

• Biovidro

• Poliláctico

• Poliglicólico POLÍMEROS

DEGRADABLES

MATERIALES

CERÁMICOS

POLISACÁRIDO

LIGAS METALICAS

www.hepcentro.com.brwww.posgrado.umss.edu.bo

Biodegradação do Ácido Poliláctico

Ácido Polilácti

co

Ácido Láctico

CO2 / H2O

Metabolismo

Degradação

Polímeros biodegradáveis

Materiais compósitos são desarrolhados com o proposito de misturar as vantagens das fases polimérica y cerâmica e assim obter materiais com propriedades maiores às

de cada material por separado.

Materiais Bio-activos

osteointegració

n

osteoconductivi

dad

• Hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2)

• Biovidro

FUENTE: http://www.revistapesquisa.fapesp.br. Ossos artificiais.

Isso não é suficiente para garantir a atividade na superfície dos polímeros.

Modificação da superfície

Ativação de mecanismos

fisiológicos no corpo

Maior reconhecimento do sistema fisiológico.

 Fuente: www.chitosanblog.com/

Modificação Superficial de materiais compósitos com Polissacárido

Adição de Quitosano β-1,4-poly-D-glucosamine

(C6H11NO4)n

Fuente: www.biotecnologica.com

Quitosano

Modificação Superficial

A modificação dos materiais com a adição de quitosano, melhora as características hidrofílicas da superfície aumentando a adsorção de proteínas na interfase.

http://francisthemulenews.wordpress.com/

Modelo de circuito equivalente proposto

Eletrólito (PBS)

Mono camada proteína

Recobrimento material compósito

Eléctrodo Oro

BIBLIOGRAFIA

1. Quinayá, Diana C. Estudio Microgravimétrico del Comportamiento Fisicoquímico Superficial de PLA/PLG/HAP Y PLA/PLG/Biovidrio Modificados con Polisacárido, en presencia de Proteínas. Tesis de Maestría en Ingeniería de /materiales. Universidad Industrial de Santander. 2010.

2. Aguilar, M. Sistemas Poliméricos Hidrofílicos con Grupos Ionizables y su Aplicación como Biomateriales. Tesis Doctoral. Madrid, 2002