UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESCCENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT

CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA

POLÍMEROS NA MEDICINA

Josiane de Souza

Luiza Pires Ribeiro Martins

Patrícia Salvador Tessaro

Trabalho apresentado para a disciplina OQP0001 – Química de Polímeros a Prof.ª Dr.ª Carla Dalmolin

JOINVILLE, 2014

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................32 POLÍMEROS NA MEDICINA............................................................................................72.1 POLIETILENO................................................................................................................8

2.1.1 Polietileno de baixa densidade (PEBD)...............................................................92.1.2 Polietileno de alta densidade (PEAD)..................................................................92.1.3 Polímero linear de baixa densidade (PELBD)...................................................102.1.4 Polietileno de ultra alto peso MOLECULAR (PEUAPM)...................................102.2 POLIMETILMETACRILATO (PMMA)...........................................................................11

2.3 POLITETRAFLUOROETILENO (PTFE).......................................................................11

2.4 POLIURETANO (PU)...................................................................................................12

2.5 Poli (cloreto de vinila) (PVC)........................................................................................13

2.6 Poli(dimetil siloxano) (PDMS).......................................................................................16

2.7 Nylon............................................................................................................................16

2.8 Hidrogéis......................................................................................................................17

2.9 Biopolímeros para análises de Imagem por Ressonância Magnética (IRM)

........................................................................................................................................... 19

2.10 Dispositivos médicos..................................................................................................19

2.10.1 Stents farmacológicos..........................................................................................202.10.2 Materiais médicos descartáveis..........................................................................213 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................22REFERÊNCIAS..................................................................................................................23

1 INTRODUÇÃO

A evolução da humanidade, desde seus primórdios, está intimamente

ligada à capacidade do Homem em criar alternativas para garantir sua

sobrevivência e melhorar seu conforto de vida. Assim, é possível observar

constantes avanços científicos e tecnológicos nas áreas de alimentação, da

saúde, de comunicação, de transporte, etc., para atingir tais objetivos1.

Os polímeros representam imensa contribuição da Química para o

desenvolvimento industrial do século XX2. Desde a II Guerra Mundial tem

havido grande expansão da indústria de polímeros e produtos plásticos,

adotando-se novos usos e tecnologias para estes materiais em velocidade

surpreendente. Rapidamente os polímeros têm substituído materiais

tradicionais como os metais, o vidro e a madeira nos mais diversos campos de

aplicação, incluindo indústrias automobilística, alimentícia, eletroeletrônica,

construção civil e em produtos especiais, como aqueles destinados a

aplicações médicas3.

Em torno de 1920, Staudinger apresentou trabalho em que considerava,

embora sem provas, que a borracha natural e outros produtos de síntese, de

estrutura química até então desconhecida, eram na verdade materiais

consistindo de moléculas de cadeias longas. Somente em 1928 foi

definitivamente reconhecido pelos cientistas que os polímeros eram

substâncias de elevado peso molecular. A inexistência de métodos adequados

para a avaliação do tamanho e da estrutura química não permitiam que

moléculas de dimensões muito grandes fossem isoladas e definidas

cientificamente, com precisão2.

Polímeros são macromoléculas caracterizadas por seu tamanho,

estrutura química e interações intra e intermoleculares, possuindo unidades

químicas ligadas por covalência e repetidas regularmente ao longo da cadeia

denominados “meros”. O número de meros de uma cadeia polimérica é

denominado grau de polimerização. Na grande maioria dos polímeros

industrializados, o peso molecular se encontra entre 104 e 106, sendo que

muitos são considerados materiais de engenharia. Em alguns produtos de

origem natural, o peso molecular pode atingir valores muito altos, cerca de 10 8

ou mais2.

As propriedades especiais de moléculas muito grandes não começam a

surgir em um peso molecular definido. A partir de 1000-1500, essas

propriedades começam a aparecer e vão se tornando mais evidentes à medida

que aumenta o peso molecular, podendo atingir até mesmo a ordem de

milhões. A maioria dos polímeros de aplicação industrial tem pesos

moleculares à ordem de dezenas ou centenas de milhar2.

Os fabricantes de diferentes materiais poliméricos, com distintas

formulações e aditivos, diversificam especificações e descrições responsáveis

pelo desempenho e estabilidade dos termoplásticos usados na fabricação de

produtos médico-hospitalares. Entre os polímeros mais frequentemente

utilizados na manufatura de tais itens estão o PVC, PC, PP, PUR, PE, OS e

poliéster3.

Os aditivos tem exercido papel fundamental na alteração de importantes

propriedades finais dos polímeros originais, onde, através da escolha e

dosagem adequados dos componentes pode-se obter materiais poliméricos

feitos sob medida para aplicações específicas, como os polímeros usado para

aplicações médicas ou ainda conferir estabilidade ao material durante o próprio

processamento ou esterilização3.

Devido a possuírem grande estabilidade química, física e bioquímica e

não apresentarem efeitos cancerígenos, os polímeros, como em outras áreas,

tiveram grande sucesso na medicina, principalmente na cirurgia reconstrutiva e

plástica4.

Sabendo-se que com a evolução tecnológica e com o surgimento de

novos produtos no mercado, torna-se muito difícil para os médicos julgarem e

analisarem os casos de contaminação que porventura possam ocorrer devido

ao uso ou forma incorreta de manipulação do polímero. Entretanto a maioria de

todos os produtos estabelece alguns procedimentos de manipulação, bem

como recomendações de sua utilização, mostrando e indicando como o

polímero, ou outras substâncias devem ser manipulados, sem causar risco a

saúde5.

Os biomateriais podem ser definidos como substâncias de origens

naturais ou sintéticas que são toleradas de forma transitória ou permanente

pelos diversos tecidos que constituem os órgãos dos seres vivos. Eles são

utilizados como um todo ou parte de um sistema que trata, restaura ou substitui

algum tecido, órgão ou função do corpo6.

Quanto ao tipo de material, os biomateriais podem ser: polímeros

sintéticos, metais, cerâmicas e macromoléculas naturais que são

manufaturados ou processados para se adequarem à utilização em dispositivos

médicos que entram em contato íntimo com proteínas, células, tecidos, órgãos

e sistemas orgânicos. Vale ressaltar que os biomateriais devem ser isentos de

produzir qualquer resposta biológica adversa local ou sistêmica, ou seja: o

material deve ser não tóxico, não carcinogênico, não antigênico e não

mutagênico6.

Os polímeros compõem uma classe bastante ampla de biomateriais, e

na área biomédica existem várias pesquisas sendo desenvolvidas para o uso

de materiais poliméricos. Esses biomateriais devem ser biocompatíveis, e

apresentar propriedades mecânicas adequadas para que se possa implantar

no corpo humano6.

Desde a década de 1960, implantes temporários, confeccionados de

polímeros bioreabsorvíveis, ganharam uma importância crescente na área

médica, sendo utilizados em um amplo número de aplicações no corpo

humano, tais como: suturas cirúrgicas, sistemas para liberação controlada de

drogas, stents e dispositivos ortopédicos. Atualmente fazem parte do cotidiano

dos centros cirúrgicos no mundo inteiro. Embora muitos dispositivos protéticos

artificiais estejam disponíveis, poucos podem substituir completamente todas

as complexas funções biológicas6.

A primeira aplicação de biomateriais na medicina não ocorreu até 1860,

quando ocorre a introdução de técnicas cirúrgicas assépticas. No início de

1900, aplicam-se as primeiras placas ósseas feitas de metal, com a finalidade

de remover fissuras ou fraturas. Durantes os anos seguintes, as ligas metálicas

são o único tipo de biomaterial utilizado. Suas aplicações se estendem desde

reparações ósseas até sistemas de distribuição de drogas. Com a Segunda

Guerra Mundial ocorreu o rápido avanço na ciência de polímeros, voltada

principalmente para aplicações médicas. Poli (metacrilato de metilo) (PMMA)

foi um dos primeiros polímeros utilizados como material biomédico, o material a

ser aplicado na reparação da córnea humana7.

Os polímeros não apenas substituíram outros materiais em aplicações

médicas, como os cateteres metálicos por polietileno, mas também abriram o

campo para outras novas aplicações que antes eram quase impossíveis. Desse

modo, em 1950 fabricou-se o primeiro coração artificial, implementado no final

de 1960. Atualmente, os polímeros permanecem no crescimento extensivo e

suas aplicações estão crescendo no campo da medicina, melhorando as

propriedades dos materiais já existentes e desenvolvendo novos polímeros

para aplicações específicas7.

A utilização de plásticos na área médica é impulsionada pelas mesmas

vantagens que os polímeros oferecem na substituição de materiais

concorrentes em outros segmentos. A menor massa das peças confeccionadas

em resinas, a maior liberdade no desenho e a superior resistência mecânica e

química abriram campos de aplicação para commodities, plásticos de

engenharia e plásticos especiais, e 45% de todos os dispositivos utilizados no

segmento médico são feitos de plástico8.

Mas esse ramo se caracteriza por necessidades muito particulares,

como a capacidade do material de sofrer esterilização e a compatibilidade com

fluidos e tecidos humanos. A maior parte das aplicações requer matérias-

primas de elevado desempenho e valor agregado, portanto são negócios que

oferecem margens atraentes, embora os volumes comercializados

correspondam a uma pequena fração dos volumes consumidos em segmentos

como o automotivo, o eletroeletrônico e o de embalagens8.

Com a possibilidade de fabricação de dispositivos descartáveis oferecida

pela resina, o vidro perdeu rapidamente lugar para o plástico, devido à redução

drástica de contaminações em médicos e pacientes. Além disso, a

transparência, a flexibilidade e a capacidade de ser soldado favoreceram a

penetração do PVC no mercado médico8.

Na presente revisão bibliográfica, pretende-se demonstrar alguns

polímeros que são utilizados na medicina, destacando a sua importância. Os

polímeros escolhidos são: polietileno, polimetilmetacrilato, politetrafluoroetileno

(PTFE), poliuretano,poli (cloreto de vinila) , polidimetilsiloxano, nylon, hidrogéis

e Biopolímeros para análises de Imagem por Ressonância Magnética (IRM).

A Introdução é para fazer uma apresentação curta do tema. Poderia ser

simplificada.

2. POLÍMEROS NA MEDICINA

O campo da ciência que estuda a aplicação de polímeros na medicina é

chamado de ciência dos Biomateriais. Esta ciência também estuda metais,

hidrogéis, materiais bioreabsorvíveis, tecidos, filmes finos, compósitos,

cerâmicas, vidros, etc. É também uma área marcada pelas necessidades

médicas, pesquisa, desenvolvimento de tecnologias avançadas, envolvimento

industrial, considerações éticas e regulamentações governamentais27.

O histórico de uso de biomateriais ainda é muito recente, mas sabe-se

que os romanos, chineses e astecas já ? materiais na medicina, como o ouro

na odontologia. Olhos de vidro e dentes de madeira também eram de uso

comum. Quando plásticos sintéticos tornaram-se disponíveis, muitos

experimentos de implantes foram feitos, porém foram malsucedidos devido à

toxicidade27.

Durante a Segunda Guerra Mundial, cacos de Polimetilmetacrilato

(PPMA) das torres de artilharia, involuntariamente foram implantados nos olhos

de aviadores, sugerindo que alguns materiais poderiam ter uma leve reação

corporal. Logo após, Voorhes utilizou o tecido de paraquedas (fibras de PVC)

para a construção de próteses vasculares. E no começo dos anos 60, Charnley

empregou PMMA, polietileno de ultra-alto peso molecular e aço inoxidável para

uma prótese de quadril27.

O que diferencia um biomaterial de outros materiais é a

biocompatibilidade. Este termo será muito empregado e significa “a habilidade

de desempenho de um material com uma resposta apropriada do hospedeiro

numa aplicação específica.” (Willians, 1987 apud Ratner, et al, 1996). Neste

trabalho focaremos apenas na utilização dos polímeros.

2.1 POLIETILENO

O Polietileno foi descoberto em 1933, por pesquisadores da Imperial

Chemical Industries, na Inglaterra, sendo introduzido ao mercado apenas na

década de 50. É um dos polímeros mais sintetizados no mundo, por possuir

inúmeras propriedades e ser de baixo custo9. A estrutura deste polímero é

muito simples, sendo uma cadeia (–CH2-CH2-)n, que está representada na

Figura 1.

Figura 1: Estrutura molecular do polietileno

O Polietileno é obtido através da polimerização do gás etileno. Esta

polimerização ocorre pela presença de catalisadores em condições específicas

de temperatura e pressão. Desta forma ocorre uma ligação intermolecular do

tipo forças de Van der Walls, que forma assim a união de várias unidades

repetitivas conhecidas como mero, do polietileno. O polietileno é usado em

frascos de soro, embalagens flexíveis e em embalagens farmacêuticos. É

utilizado também para ponteiras de micropipetadores e para a substituição de

tecidos flexíveis. A Figura 2 apresenta uma molécula do gás etileno e a união

de vários meros10.

Figura 2: Demonstra o gás etileno e um mero do polietileno

Existem vários tipos de Polietilenos, sendo estes produzidos por serem

utilizadas diferentes condições reacionais e do sistema catalítico empregado na

polimerização. Desta forma temos vários tipos de Polietilenos, sendo alguns

deles os seguintes11:

• Polietileno de baixa densidade

• Polietileno de alta densidade

• Polietileno linear de baixa densidade

• Polietileno de ultra-alto peso molecular

2.1.1Polietileno de baixa densidade (PEBD)

É um polímero parcialmente cristalino, que possui uma temperatura de

fusão entre 110 a 115 °C e apresentam de 40 a 100 ramificações curtas para

cada 100 unidades de etileno10. A reação que ocorre na produção deste

polímero é altamente exotérmica, tendo assim a dificuldade da remoção deste

excesso de calor que acaba gerando uma grande quantidade de

ramificações11.

O PEBD possui entre as suas melhores propriedades a tenacidade, alta

resistência ao impacto, alta flexibilidade, boa processabilidade, estabilidade e

propriedades elétricas notáveis. São aplicados como: filmes para embalagens

industriais e agrícolas e filmes destinados a embalagens de alimentos líquidos

e sólidos. Na medicina são utilizados na fabricação de embalagens de

remédios e cosméticos11.

2.1.2Polietileno de alta densidade (PEAD)

São produzidos com iniciadores organometálicos, possuem em média 15

ramificações curtas por 1000 unidades de etileno, não possuindo longas

ramificações. Por possuir regularidade em sua estrutura, apresenta alta

densidade entre 0,941 a 0,967 g/cm3.10 Tem como propriedades: resistência a

altas temperaturas, baixa densidade e alta resistência à tensão, compressão e

tração.

Este polímero é utilizado em diferentes segmentos da indústria de

transformação de plásticos, como na confecção de baldes e bacias, bandejas

para pintura e potes de alimentos. Na medicina são utilizados para frascos de

medicamentos e embalagens para soro11.

2.1.3Polímero linear de baixa densidade (PELBD)

É classificado como um copolímero que possui de 8 a 10% de alfa

olefinas, que é produzido através de polimerização em solução gasosa, não

possuindo ramificações longas. Como são utilizados geralmente iniciadores

metalocênicos, ocorre o fornecimento de uma distribuição de ramificações

curtas e mais homogêneas10.

Possui alta resistência, e maior ainda quando submetidas a

temperaturas inferiores a 95°C. Possui aplicação na medicina, sendo uma

delas as mantas celulósicas, por não ser um material tóxico e por ser

resistente12. Algumas outras aplicações são em fraldas descartáveis e

absorventes, artigos farmacêuticos e hospitalares11.

2.1.4Polietileno de ultra alto peso MOLECULAR (PEUAPM)

É um polímero termoplástico e são produzidos com iniciadores

organometálicos, da mesma forma que o PEAD. Para sua polimerização é

utilizado um solvente inerte tipo hidrocarbonetos. O catalisador utilizado é um

sólido constituído por magnésio e titânio. É obtido como um pó fino que pode

ser extrusado ou moldado por compressão. Possui um peso molecular de

500.000 e possui cadeias lineares. Suas principais propriedades são alta

resistência à abrasão, boa resistência à fratura, alta resistência Química e alta

dureza11.

Possui inúmeras aplicações, como por exemplo, na mineração, na

indústria química e alimentícia e na medicina. Na medicina possui sua grande

importância em artigos ortopédicos e cirúrgicos como em implantes de ossos

artificiais pela sua alta resistência11.

2.2 POLIMETILMETACRILATO (PMMA)

Em 1902, o Polimetilmetacrilato que é um termofixo, foi sintetizado pela

primeira vez pelo químico alemão Otto Roh, sendo comercializado pela

primeira vez em 1928. A sua utilização em larga escala iniciou-se em 1945 na

Odontologia, sendo o material mais utilizado13. O nome químico desse polímero

sintético é poli (metil-2-metilpropenoato). Seu monômero é o éster metil

propenoato de metila16.

O PMMA é um polímero linear, amorfo, processado por adição e que

requer um iniciador como centro ativo. Possui em sua estrutura a seguinte

cadeia: (C5H8O2)-6. Mais claramente o PMMA é uma resina termofixa

preparada pela polimerização, sendo após a mistura de um monômero com um

polímero, sendo assim originada a resina acrílica. Assim inicia-se na fase

líquida, passando após um tempo para a fase de massa firme e moldável, e

assim chegando ao último estágio como uma massa rígida muito resistente15.

O PMMA possui uma ampla linha de aplicações na parte da medicina na

área de odontologia. Alguns exemplos de aplicação são em:

• PMMA como biomateriais: utilizado como substituto ósseo e

cirurgias de reconstrução facial. Pois possui características mecânicas

excelentes no momento de distribuir as tensões e as cargas em toda a prótese

para o osso.

• PMMA como implantes: utilizado na fabricação de uma prótese

nasal interna removível para o nariz, lábio e palato leporinos após reconstrução

cirúrgica16.

• PMMA como material estético: é utilizado como material para as

técnicas sem cortes de preenchimento estéticas popularmente conhecidas

como bioplastia. Como, por exemplo, melhoramento da estética do glúten17.

Assim, pode-se perceber que este polímero está ligado diretamente em

próteses e estética, sendo assim bem utilizado na parte da medicina.

2.3 POLITETRAFLUOROETILENO (PTFE)

O politetrafluoretileno foi descoberto em 1938, por Roy J. Plunkett,

quando estava trabalhando com gases refrigerantes. Foi liberado

comercialmente em 1946, conhecido como Teflon. O PTFE é um

termoplástico, sendo um polímero semicristalino, que não possui hidrogênios

em sua estrutura, apenas átomos de flúor, tanto em seu monômero quando em

seu polímero. Na Figura 3 apresenta o monômero e o polímero deste

termoplástico.

Figura 3: A primeira imagem é de um monômero, enquanto a segunda um mero do PTFE.

É formado por cadeias de 100.000 átomos de carbono ligados com dois

átomos de Flúor, Possui, como característica principal, ser inerte, não reagindo

com outras substâncias químicas. Não é tóxico, nesta forma é utilizado em

diversas áreas como higiene e medicina, na fabricação de válvulas e

diafragma.

A síntese de PTFE pode ser realizado através as polimerização em

emulsão sob pressão, usando catalisadores de radicais livres como os

peróxidos, sob pressão com o oxigênio. Este método é altamente exotérmico,

tendo assim uma entalpia de -41,12Kcal/mol.

É muito utilizada em construções civis e parte elétrica por possuir

propriedades como: ser antiaderente devido a sua composição, atoxidade

sendo apto para ser utilizado na área alimentícia e medicinal, baixo coeficiente

de atrito comparado aos outros materiais e resistência a agentes corrosivos18.

A sua reciclagem é facilmente de ser realizada, por não necessitar de

nenhuma reação química. As impurezas são separadas e é encaminhada as

indústrias em formas de pastilhas para serem novamente utilizadas.

2.4 POLIURETANO (PU)

Os poliuretanos são polímeros que não possuem uma fórmula

representativa como os outros polímeros. É uma classe de polímeros que

contém ligações uretanas, como mostrado na Figura 4. Uma reação entre

isocianato com uma hidroxila, formando assim a uretana20.

Figura 4: Reação para a formação da Uretana

Esta descoberta foi feita em 1849 por Wurtz, porém apenas em 1937 foi

patenteado o Poliuretano, por uma companhia Alemã21. Os poliuretanos são

muito importantes para várias áreas como medicina e setores automobilísticos,

pois é um polímero termoplástico e termorrígido devido a suas propriedades

mecânicas, térmicas e químicas. O poliuretano termoplástico é muito utilizado

como elastômeros de alto desempenho e termoplásticos tenazes que possuem

alta resistência ao impacto e resistência a óleos e solventes22.

Para a síntese dos poliuretanos é utilizado a polimerização dos

uretanos, que ocorre quando se reage uma substância com dois ou mais

isocianatos com um poliol como mostrado na Figura 5.

Figura 5. Reação de formação do Poliuretano

Possui propriedades de biocompatibilidade com o organismo humano,

versatilidade de processamento e moldagem, possui ótimas propriedades

mecânicas como elasticidade. Na área da medicina é empregado em

preservativos, pois é duas vezes mais forte que o tradicional produzido com o

látex, sendo mais fino e transparente. É utilizado na fabricação de travesseiros

ortopédicos, dando maior conforto e não prejudicando a coluna, e também para

a fabricação de intracorpóreas21.

2.5 Poli (cloreto de vinila) (PVC)

O policloreto de vinila, também conhecido comercialmente como PVC, é

o segundo termoplástico mais consumido em todo o mundo, pela sua variada

linha de aplicação15. É um material plástico sólido que se apresenta em um pó

de cor branca, fabricado por polimerização do monômero cloreto de vinila,

obtido do sal e do petróleo24.

Foi descoberto no ano de 1872 por Baumann, em experimentos

realizados da polimerização do cloreto de vinila. Os monômeros clorados

possuem boas propriedades mecânicas pela polaridade dos átomos de cloro. O

elevado teor de cloro nesta cadeia torna a sua molécula polar, possuindo

afinidade com muitos aditivos, podendo ser produzido inúmeros materiais

variados. Tem a capacidade de receber grandes quantidades de aditivos,

podendo ser utilizado como materiais extremamente rígidos até materiais mais

flexíveis. Na Figura 6 está representado o monômero, mero e a fórmula

estrutural do PVC25.

Figura 6: Monômero, mero e a fórmula estrutural do PVC

Para a sua obtenção, passa por inúmeros processos até chegar no PVC.

Inicialmente é destilado o óleo obtendo assim a nafta. Após passa por um

processo de quebra de moléculas grande com a ação de catalisadores gerando

assim a substância Eteno. Após passa por outra etapa que é a reação do eteno

com o cloro, obtendo assim o dicloro etano (EDC), como mostrado na Figura

7.

Figura 7: Reação de formação do EDC

Após a formação do EDC, é necessária a obtenção do monocloreto de

vinila (MVC) que é a unidade básica do polímero. Para que ocorra isso ocorra a

molécula de EDC se quebra formando o MVC como mostrado na Figura 8.

Figura 8: Reação de formação do MVC

Assim a ultima etapa do processo é a polimerização do PVC, que é a

união das moléculas MVC, formando uma extensa cadeia. Como mostrado na

reação da Figura 9.

Figura 9: Reação final para a formação do PVC

Este polímero é muito utilizado, pois possui inúmeras características

adequadas para a formação de materiais na indústria. Suas características

principais são:

• Material leve, facilitando o manuseio e aplicação;

• Resistente a grande parte dos reagentes químicos;

• Isolante térmico, elétrico e acústico, sendo utilizado em ambientes

anti-sonoros;

• Durável, possuindo uma vida útil de mais de 50 anos;

Apenas foram citadas algumas aplicações, porém existe muito mais24.

Na área da medicina, as aplicações são: produção de equipos, sondas de

alimentação, bolsa de sangue e soro, sistemas de transporte de fluidos, bolsa

para urina e fezes e circuitos de oxigenação em diálise. É utilizado também

para a fabricação de cateteres de uso provisório26.

2.6 Poli(dimetil siloxano) (PDMS)

PDMS, também conhecido como silicone, possui uma combinação

incomum de propriedades que são mantidas em uma faixa ampla de

temperatura (-100 a 250ºC). Tem uma boa flexibilidade de baixa-temperatura,

por causa do valor baixo de Tg (-127 º C)28. Tg é a temperatura de transição

vítrea, no qual regiões amorfas (relativamente rígidas) readquirem mobilidade e

passam para um estado borrachoso28. É único, pois sua cadeia principal é

composta de silicone-oxigênio ao invés de carbono, como pode ser visto na

Figura 10.

Figura 10: Monômero do PDMSFonte: [28]

O silicone além de ser muito estável à temperatura elevada é também

estável a oxidação, a ambientes químicos e biológicos. Isso é consequência da

ligação longa entre o Si-O (1.64 A˚ comparada a 1.54 A˚ para C-C), do ângulo

grande de ligação O-Si-O (143º comparada a 109.5º para C-C-C) e da ligação

Si-O ser mais forte que a ligação C-C (~450 vs. 350 kJ/mol)28.

É utilizado em cateteres e em tubos de drenagem, para sondas de

marca-passos e como um componente em enxertos cardiovasculares. Também

são utilizados como oxigenadores de membranas, por causa de sua alta

permeabilidade ao oxigênio. Devido à sua excelente flexibilidade e estabilidade

são utilizados numa variedade de próteses, como articulações de dedo, vasos

sanguíneos, válvulas do coração, implantes de seios, implantes de queixo e

nariz.(Rosato, 1983 apud Ratner e et al,1996).

2.7 Nylon

De acordo com Ratner et al (1996), Nylon é o nome dado por Du Pont a

uma família de poliamidas. Nylons são formados pela reação de diaminas com

diácidos ou pela polimerização de abertura de anel de lactamas, conforme

figura 11.

Figura 11: Reação de abertura de anel da ε-caprolactamaFonte: [20]

O nylon mais famoso é o nylon 6,6, produto da reação entre o ácido

adípico e 1,6-hexanodiamina, conforme Figura 12.

Figura 12: Esquema da formação do nylon 6,6, onde R= (CH2)6 e R

´=(CH2)4

Fonte: [28]

Nylon 6/6 é moderadamente cristalino (~50%), ou seja, segmentos da

macromolécula possui um arranjo ordenado no espaço, por causa de seu

empacotamento regular2. Essa cristalinidade é aumentada para aplicação das

fibras

via alongamento mecânico. Possui uma boa combinação de alta resistência,

flexibilidade, resistência, abrasão, baixo coeficiente de atrito, baixa fluência e

resistência a solventes, óleos, bases, fungos, e fluidos corporais. Devido a

essas características, nylons são utilizados em suturas cirúrgicas.

2.8 Hidrogéis

Hidrogéis podem ser definidos como estruturas poliméricas, altamente

hidrofílicas, cuja principal propriedade é a de absorverem grandes quantidades

de água ou fluidos biológicos (Peppas et al, 2000 apud Almeida, 2010). Podem

ser quimicamente estáveis ou degradarem-se com o tempo, podendo até

desintegrar-se

Os hidrogéis podem ser agrupados em duas classes, de acordo com o

método de formação e de manutenção da sua estrutura polimérica. Deste

modo, existem os hidrogéis reversíveis ou físicos, formados por estruturas que

se mantêm como resultado de interações a nível intra ou intermolecular, como

ligações iónicas e ligações de hidrogênio. Já, os hidrogéis permanentes ou

químicos, quando são formados por estruturas químicas resultantes de

ligações covalentes. A figura 13 apresenta as diferentes formas de preparação

dos tipos de hidrogéis29.

Figura 13: Métodos de preparação de hidrogéis de origem química e

físicaFonte: [29]

Segundo, Almeida (2010), o processo de absorção de água ocorre da

seguinte forma: as primeiras moléculas absorvidas pelo hidrogel seco irão

hidratar as moléculas mais polares da estrutura polimérica, levando a um

primeiro tipo de ligação da água com as moléculas do polímero. À medida que

estes grupos vão sendo hidratados, ocorre o aumento físico da estrutura

polimérica, as moléculas mais hidrofóbicas são expostas e estas interagem

com as moléculas de água, levando ao aparecimento de um segundo tipo de

ligação das moléculas de água com os componentes mais hidrofóbicos do

polímero. Também pode ocorrer a difusão osmótica entre as cadeias. Este

processo se opõem-se as forças covalentes e as reticulações físicas que

mantêm a estrutura do hidrogel e lhe conferem a sua capacidade elástica.

As propriedades físicas dos hidrogéis fazem com que sejam atrativos

para aplicações biomédicas. Uma das primeiras aplicações de hidrogeis foi em

lentes de contato, por causa de sua boa estabilidade mecânica, índice de

refração favorável e alta permeabilidade oxigênio. Outras aplicações incluem

materiais de tendões artificiais, bioadesivos de cura de ferimentos, membranas

de fígado artificiais, pele artificial, materiais de substituição de cordas vocais,

materiais de reconstrução de face e de órgãos sexuais27.

2.9 Biopolímeros para análises de Imagem por Ressonância Magnética (IRM)

A técnica de Imagem por ressonância magnética pode fornecer

informações anatômicas e produzir imagens de alta qualidade in vivo com alta

resolução espacial e temporal. Comparado com o outras técnicas de imagem, a

IRM tem várias vantagens, como ser não-invasiva, a radiação é não-ionizante,

excelente contraste de tecido mole , sensibilidade elevada ao fluxo sanguíneo e

discriminação em qualquer plano de imagem. (TIAN et al, 2011).

Biopolímeros tem aplicação biomédica promissora como contrastes, pois

possuem muitas vantagens, tais como baixa toxicidade, aumento do contraste,

longa meia-vida de circulação in vivo e fácil funcionalização30.

2.10 Dispositivos médicos

Polímeros biodegradáveis sintéticos tem atraído uma atenção considerável

para aplicação em dispositivos médicos e terão ter um papel importante em no

design e função de dispositivos médicos. O critério para o uso de material

poliméricos incluem propriedades mecânicas, não serem tóxicos ou

desencadearam respostas imunológicas e serem metabolizadas no corpo

humano após terem completado sua tarefa30.

2.10.1 Stents farmacológicos

Stents são amplamente utilizados para pacientes com doenças arteriais

coronárias e são próteses expansíveis, caracterizadas como um tubo

(geralmente de metal, principalmente de aço e ligas de cromo e cobalto)

perfurado que é inserido em um conduto do corpo para prevenir ou impedir a

constrição do fluxo no local causada por entupimento das artérias30. Como

pode ser visto na figura 14.

Figura 14: Representação de um stent em um artériaFonte: [24]

Polímeros biodegradáveis são utilizados como coberturas

bioreabsorvíveis nos stents para o controle da liberação de medicação. Já

estão sendo estudados stents de aço inoxidável com PLA (poli (ácido lático),

como o Excel® (JW Medical System,China), Cura® (Orbus Neich, Fort

Lauderdale, Florida) e Supralimus® (Sahajanand Medical Technologies, India),

que mostram resultados interessantes.

Polímeros biodegradáveis também podem ser candidatos a serem

materiais de stents totalmente biodegradáveis, devido à suas propriedades

para a liberação controlada de medicação e boa performance mecânica,

prevenindo que os stents se deformem e fraturem.PLLA foi utilizado para a

preparação de um stent totalmente biodegradável já está em testes clínicos30.

2.10.2 Materiais médicos descartáveis

O meio ambiente é uma preocupação para todas as indústrias. Muitos

materiais descartáveis, como seringas, tubos de injeção, luvas cirúrgicas, etc.

São feitos de plásticos não degradáveis, resultando em problemas ecológicos e

econômicos30.

Polímeros biodegradáveis como poli (ácido lático) (PLA),

poli(caprolactona), poli ( ácido glicólico) e são materiais promissores para o uso

em materiais médicos e atendendo os requisitos ecológicos30.

3 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste trabalho foi possível verificar a importância dos polímeros em

nosso dia a dia e principalmente na medicina. Como visto, para cada área de

aplicação, existe um tipo de polímero utilizado, possuindo características e

propriedades específicas pela quantidade de aditivos e o método de obtenção.

Os polímeros utilizados como biomateriais na área biomédica foi um

grande avanço tecnológico, podendo ser substituídos alguns metais por

polímeros com mesma resistência, com um menor custo. As aplicações deste

material vão desde a fabricação de potes de remédio até cateteres em

cirurgias.

A partir da descoberta do primeiro polímero sintético, as indústrias e a

utilização desses materiais apenas cresceram. Porém espera-se que se

desenvolvam métodos para o melhor descarte deste material, que possui uma

durabilidade alta.

Poderiam realçar um pouco mais as aplicações na medicina dos polímeros citados no início (PE, PU, etc). Como são materiais com outras aplicações fora da área médica em alguns momentos o trabalho acaba saindo do tema principal.

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