O projeto para o desenvolvimento de próteses ortopédicas das ligas Nb-Ti (nióbio-titânio) e Ti-Nb-Zr (titânio-nióbio-zircônio) por fusão seletiva a laser entrou em uma nova fase no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) com a fabricação das primeiras peças por impressão 3D a partir de pós das ligas dos dois materiais.
A primeira fase do trabalho iniciou-se em 2017 com a produção dos pós das ligas, a partir de uma série de exigências necessárias para trabalhar com o sistema de deposição. A segunda fase concentra-se na manufatura aditiva, ou seja, a fabricação e a caracterização das peças, que será seguida pela execução de ensaios mecânicos.
Participam do projeto a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM), a Associação Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii), a Associação de Assistência à Criança Deficiente (AACD), a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Poli-USP e, no IPT, o Laboratório de Processos Metalúrgicos.
Os pós das ligas estão sendo usados para a construção de próteses de quadril (no caso do projeto, as placas angulares de fêmur). O resultado buscado pelo projeto do IPT é a obtenção de peças não apenas de alta densidade relativa, mas principalmente com baixo módulo de elasticidade (rigidez do material). As ligas comumente usadas em próteses têm um alto módulo de elasticidade, e estudos recentes apontaram que o nióbio, quando adicionado ao titânio, pode reduzir esse valor.
Para o paciente, a importância do baixo módulo de elasticidade pode ser explicada pelo fato de o padrão normal de solicitação mecânica de um osso ser alterado de modo crítico quando um implante metálico é empregado em cirurgias ortopédicas. O osso e o implante passam a compartilhar o carregamento aplicado e, de acordo com a capacidade de adaptação do osso hospedeiro, pode ocorrer uma redistribuição da massa óssea com desmineralização em regiões próximas ao implante.
“É preciso que o módulo de elasticidade da prótese seja o mais similar ao do osso para que não aconteça o chamado stress shielding, ou seja, a descalcificação”, explica Jhoan Sebastian Guzman Hernández, um dos engenheiros que integram o projeto. “A intenção é que a carga do corpo fique distribuída tanto no osso quanto na liga”.
A liga nióbio-titânio faz parte da lista de novos materiais que estão sendo propostos atualmente para a construção de próteses – atualmente, o uso dela é restrito praticamente à fabricação de supercondutores. “Além de esta liga apresentar potencialmente baixo módulo de elasticidade, outra de suas vantagens está no fato de serem dois materiais inertes, ou seja, eles não reagem com o corpo humano”, explica Daniel Leal Bayerlein, pesquisador do Laboratório de Processos Metalúrgicos e coordenador do projeto.
