Orientadores: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia, Sonia Maria Malmonge

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: Problemas relacionados com a restauração de juntas sinoviais danificadas são muito freqüentes e traumatizantes para um grande número de pessoas. Quando a junta está muito comprometida, o procedimento utilizado é sua substituição por uma articulação artificial que consiste em um conjunto no...

Resumo: Problemas relacionados com a restauração de juntas sinoviais danificadas são muito freqüentes e traumatizantes para um grande número de pessoas. Quando a junta está muito comprometida, o procedimento utilizado é sua substituição por uma articulação artificial que consiste em um conjunto no qual, normalmente, a parte óssea é substituída por um elemento metálico e a cartilagem articular por um elemento polimérico. O Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (pEUAPM) é o material polimérico que apresenta as melhores propriedades mecânicas para ser utilizado como componente em uma junta artificial, porém ainda é suscetível ao desgaste ocasionando a falência das próteses. Em outros casos, onde a lesão na cartilagem articular ainda se encontra em estágios iniciais e sua substituição por uma prótese total é inviável, busca-se apenas uma reparação local do defeito. Para tanto, pode-se utilizar um dispositivo composto por uma matriz porosa cerâmica ou metálica recoberta por um hidrogel para a reconstrução do defeito. Para minimizar o desgaste sofudo pelos componentes das juntas artificiais e desenvolver um dispositivo capaz de ser utilizado no reparo de defeitos osteocondrais, ou seja, defeitos que atingem a cartilagem articular e o osso subcondral, foi realizado o estudo do recobrimento de substratos sólidos porosos de PEUAPM e de uma mistura de Hidroxiapatita (HA) e _-Fosfato Tricálcico (_-TCP) com hidrogel polimérico a base de poli (metacrilato de 2-hidroxietila) (pREMA), material muito estudado para ser utilizado como reparador da cartilagem articular natural. O estudo envolve também a melhoria das propriedades mecânicas do hidrogel através da obtenção de blendas do tipo rede polimérica semi-interpenetrante (sIPN) de pREMA e acetatobutirato de celulose (CAB), pREMA e hidroxietil celulose (HEC) e pREMA e poli (metacrilato de etila) (pEM). Os materiais foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura SEM), Análise Dinâmico Mecânico (DMA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Microscopia Óptica (OM). Além disso, foram realizados ensaios quanto ao desgaste dos materiais usados no recobrimento em um equipamento do tipo TRI-PIN-ON-DISK. O recobrimento de pREMA foi totalmente destruído ainda no início do ensaio de desgaste, enquanto que os recobrimentos formados pelas blendas de pHEMA-CAB e pHEMA-PEM resistiram a todo o tempo de ensaio, apresentando indícios de desgaste adesivo e abrasivo. Os resultados analisados mostraram a viabilidade em se melhorar as propriedades mecânicas do hidrogel através da obtenção de blendas do tipo sIPN utilizando como polímeros lineares de reforço o CAB e o PEM

Abstract: Problems concerning the repair of damaged synovial joints are very ftequent and traumatic to a great number of people. In those cases where the damage extent is very high, the articular surface is usually an ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), even though it under goes...

Abstract: Problems concerning the repair of damaged synovial joints are very ftequent and traumatic to a great number of people. In those cases where the damage extent is very high, the articular surface is usually an ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), even though it under goes severe wear when used as the cartilage counterpart in artificial joints, which sometimes leads to prostheses failure. On the other hand, when the damage of the articular cartilage does not require its complete replacement, only the repair of local defects is sought by using either a metallic or a porous ceramic substrate coated with a hydrogel. Aming at reducing the wear to which the artificial joints are submitted, and in order to develop a device capable ofbeing used in osteochondral defects, defects which affect both the articular cartilage and the subchondral bone, this work studied the coating of solid porous substrates of UHMWPE and ceramic composite between hydroxyapatite (HA) and (3-tricalcium phosphate «(3- TCP) with a poly(2-hydroxyethyl methacrylate), polymer hydrogel (pREMA), a material widely investigated as a substitute for natural articular cartilage. This work also aimed at improving the mechanical properties of the hydrogel through the syntheses of sIPN-type blends between pREMA and cellulose acetate butyrate (CAB), pREMA and hydroxyethyl cellulose (HEC), and pHEMA and polyethyl methacrylate (pEM). The substrates were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Dynamical Mechanical Analysis (DMA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Optical Microscopy (OM). Also, the coating materiaIs had their wear behavior evaluates in a TRI-PIN-ON-DISK equipment. The pHEMA coating was completely destroyed at the first wear cycles, white those coatings prepared with pHEMA - CAB and pREMA - PEM showed only slight signs of both abrasive and adhesive wear, after the complete experiment. The results thus obtained strongly suggest the possibility of improving the mechanical properties of the hydrogel by the syntheses of sIPN-type blends using linear reinforcing polymers CAB and PEM