Um grupo de pesquisa revelou um biomaterial à base de cromo-cobalto que imita a flexibilidade dos ossos humanos e possui excelente resistência ao desgaste. O novo biomaterial pode ser usado para implantes como próteses de quadril ou joelho e placas ósseas, aliviando problemas associados aos materiais convencionais de implante.
Os detalhes de sua pesquisa foram publicados na revista Advanced Materials em 9 de maio de 2022.

Com o aumento da população idosa em todo o mundo, aumentou a necessidade de biomateriais aprimorados que possam substituir ou suportar ossos danificados. Para este fim, os metais são amplamente utilizados devido à sua resistência e ductilidade. No entanto, como consequência de sua força, sua flexibilidade diminui.

Até o momento, a maioria dos biomateriais metálicos são mais rígidos que os ossos humanos, e usá-los como implantes leva à atrofia óssea – uma condição em que a densidade óssea é reduzida devido a uma quebra na substância e estrutura óssea. Enquanto isso, biomateriais com flexibilidade elevada perdem sua resistência ao desgaste.

Embora os materiais superelásticos feitos de ligas de níquel-titânio (Ni-Ti), comumente usados ​​em stents e fios ortodônticos, mantenham alta flexibilidade e capacidade de recuperação da tensão, o Ni é um elemento alérgico. As ligas isentas de Ni não replicaram a superelasticidade das ligas Ni-Ti, tornando-as impraticáveis.

O grupo de pesquisa, composto por pesquisadores da Escola de Engenharia e do Instituto de Pesquisa de Materiais (IMR) da Universidade de Tohoku, do Centro J-PARC, da Agência de Energia Atômica do Japão e da Academia Tcheca de Ciências, concentrou-se em diminuir a diferença do módulo de Young entre implantes metálicos e ossos humanos. Quando um material é flexível, tem um baixo módulo de Young. Quando é rígido, tem um módulo de Young alto.

“Como o módulo de Young depende da orientação do cristal, crescemos cristais únicos com uma orientação específica do cristal”, disse Xiao Xu, autor correspondente e professor assistente da Escola de Engenharia da Universidade de Tohoku.

Usando uma técnica de tratamento térmico cíclico, Xu e seus colegas prepararam com sucesso grandes cristais únicos de vários centímetros. A liga Co-Cr-Al-Si (CCAS) desenvolvida demonstrou uma taxa de recuperação de deformação de 17% - o dobro das ligas comerciais de memória de forma Ti-Ni. Além disso, o módulo de Young do CCAS era extremamente baixo, assemelhando-se à flexibilidade dos ossos humanos.

"Sabíamos que o cromo possui forte resistência à corrosão, mas a superelasticidade, flexibilidade e resistência ao desgaste significativa do material à base de cromo-cobalto nos surpreenderam", acrescentou Xu.

Avançando, o grupo de pesquisa espera explorar por que seu CCAS alcançou as propriedades superiores que alcançou. Fazer isso pode levar ao desenvolvimento de materiais de próxima geração com propriedades ainda melhores. + Explorar mais

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