O que são biomateriais?

Ao contrário do que algumas pessoas pensam, os biomateriais não estão diretamente relacionados à ecologia ou biodegradação, mesmo que possam possuir tais características, mas são materiais conectados à medicina e aos sistemas biológicos. Estes materiais, de origem sintética ou natural, desempenham um papel importante nos tempos atuais ao auxiliarem na cura de lesões e doenças, e no desempenho de certas funções biológicas. Sendo assim, os biomateriais são, em geral, materiais ou dispositivos que entram em contato com os sistemas biológicos evitando respostas negativas por parte do organismo, ou seja, promovendo a biocompatibilidade. 

Para que desempenhem as funções desejadas e então possuam boa compatibilidade com o corpo humano, estimulando respostas dos mesmos, ou substituindo tecidos, o desenvolvimento de tais materiais é complexo. Isso, pelo fato de que o processo envolve diversas áreas do conhecimento, como biologia, física, química, engenharia e materiais. Dessa forma, os biomateriais podem ser associados aos metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e até a tecidos vivos, tendo uma grande gama de produtos. 

Dessa forma, os biomateriais possuem a importância de contribuir com a evolução da medicina, melhorando tratamentos, reparando defeitos estéticos, acelerando a recuperação de pacientes, com a sua atuação na realização de procedimentos menos invasivos ao corpo humano, entre outros. Vale a pena destacar, que mesmo sendo relacionados às tecnologias da medicina moderna, a utilização destes materiais é praticada desde a Antiguidade, existindo relatos em práticas na medicina dos antigos egípcios.

Quais os tipos de biomateriais?

Os biomateriais podem ser classificados de formas distintas, as quais levam em consideração diferentes pontos de interesse. Uma delas, leva em conta a composição do biomaterial para a classificação. A seguir, é possível entender um pouco mais dessa divisão, demonstrando características e diferenças dos biomateriais de acordo com o tipo de material que os compõe majoritariamente.

• Metais:

A classe dos materiais metálicos é caracterizada por suas boas propriedades mecânicas e alta resistência ao impacto. Sendo assim, na área da saúde, além dos equipamentos médicos, eles são utilizados nos casos em que a rigidez e altos esforços mecânicos são exigidos pelo corpo, através de elementos de reforço, substituição e também estabilização de certos tecidos rígidos. Exemplos de biomateriais metálicos são as próteses, placas de titânio e implantes dentários.

Os metais utilizados em tais casos devem possuir a biocompatibilidade e apresentar uma boa resistência à corrosão. As ligas de titânio e o aço inox são os mais utilizados no contexto da medicina, sendo os metais nobres, como o ouro e a prata, também implementados na área da saúde, porém com custos mais elevados.

• Cerâmicas:

No caso dos materiais cerâmicos, características como a resistência ao desgaste e à compressão, assim como a baixa condutividade térmica e elétrica, tornam a classe interessante para diversas aplicações na área da saúde. Outro ponto importante é a alta compatibilidade química das cerâmicas com os tecidos mais rígidos, tendo grande destaque na odontologia.

• Polímeros:

Os polímeros são os biomateriais mais fáceis de serem fabricados e pelo fato de apresentarem propriedades variadas, cada aplicação específica exige um determinado tipo de polímero. A característica de destaque desses materiais é a sua baixa densidade, que permite a substituição de tecidos moles, assim como flexibilidade e biodegradação. Além disso, os polímeros também podem ser aplicados como fibras musculares, como bioadesivos para crescimento celular, e também como auxiliadores na liberação de medicamentos dentro do corpo de forma mais efetiva, com bioativos. O poli(HEMA) e o PVC são os principais polímeros utilizados na medicina.

Além disso, os biomateriais podem ser classificados com relação a compatibilidade que apresentam com os tecidos adjacentes, sendo as classes:

• Bioativos: São os biomateriais em que o implante tem interação com os tecidos naturais. Assim, ele provoca reações que vão permitir a formação de tecidos na sua superfície e então favorecer processos como a regeneração e a fixação de implantes. Muitas cerâmicas fazem parte de tal classe.
• Bioinertes: São os materiais que estão em contato direto com os tecidos, porém não causam nenhuma reação entre implante e organismo, devido à sua alta estabilidade química. No caso dos implantes ósseos, eles participam da osteogênese. Como exemplos, temos: titânio, alumínio e zircônia.
• Bioabsorvíveis: Estes biomateriais também ficam em contato direto com o organismo, no entanto, depois de um certo período de tempo são solubilizados, degradados, absorvidos e incorporados pelo próprio organismo. Eles atuam de forma ativa no processo de recuperação dos pacientes, e evitam intervenções médicas para a retirada dos implantes. O fosfato tricálcico (TCP) é um exemplo de bioabsorvível.
• Biotolerantes: Nessa classe, o biomaterial é separado por uma camada de tecido mole ao longo de sua interface, não tendo contato direto com o tecido a ser tratado. A camada é então induzida pela liberação de íons por parte do implante, auxiliando no desempenho do mesmo. Os polímeros sintéticos são, em grande parte, representantes desta classe.

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Principais aplicações dos biomateriais

Conforme mencionado anteriormente, o desenvolvimento dos biomateriais é um processo complexo por envolver diversas áreas do conhecimento. A aplicação destes materiais também é diversa dentro da área da saúde, sendo eles muito utilizados por médicos, dentistas, bioengenheiros e pesquisadores. 

Sendo assim, algumas das principais aplicações destes materiais são: 

• Implantes médicos (ligamentos, tendões, articulações, enxertos, etc);
• Implantes dentárias
• Regeneração de tecidos humanos;
• Deposição de medicamentos no organismo (Drug delivery);
• Próteses;
• Sondas moleculares para tratamento de câncer;
• Cicatrização de tecidos;
• Biossensores para controle e detecção de substâncias;
• Pesquisas no estimulo de células imunológicas;
• Pesquisas na geração de superfícies antivirais.

Os biomateriais e o futuro

Diante de todo o conteúdo exposto, pode-se perceber a importância que os biomateriais possuem na área da saúde, estando cada vez mais presentes na realidade da medicina/odontologia.

O mercado brasileiro de biomateriais, no ano de 2010, movimentou quase 700 milhões de reais e ainda está em expansão. A atual crescente das lentes de contato dentárias representa bem isso, assim como a demanda por próteses, cateteres e outros dispositivos que são utilizados nos procedimentos médicos atuais e que muitas vezes permitem que o paciente tenha uma vida muito mais confortável do que anteriormente.

Isso, por sua vez, vem gerando impacto nos investimentos em pesquisas por novos biomateriais, com um número crescente de empresas que buscam novas soluções dentro do segmento. Muitas delas recorrem a centros de pesquisa e investigam a fusão de biomateriais já existentes, ou a criação de novos materiais sintéticos. Tudo isso pautado no avanço tecnológico que o mundo sofre diariamente nos tempos atuais, permitindo uma evolução dos tratamentos médicos; no maior poder aquisitivo dos países desenvolvidos; e na elevação da expectativa de vida da população mundial. 

Como consequência de todo o investimento e importância acerca dos biomateriais, espera-se que nos próximos anos, esses materiais tenham maiores possibilidades de aplicação.

Sendo assim, os biomateriais além da já serem bastante importantes para os dias atuais, têm um futuro bastante promissor a sua frente. 

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Escrito por Gabriel Severino de Almeida, Consultor do Núcleo de Engenharia de Materiais da EESC Jr.