Suportes compósitos poliuretano/HA para aplicações ósseas de longo termo

Abstract

Com este trabalho, pretende-se fazer uma avaliação do uso de poliuretanos em aplicações biomédicas. A extensa diversificação de propriedades permite que se sintetizem materiais biodegradáveis ou bioestáveis. Os biodegradáveispodem ser bastante promissores, contudo existe uma grande controvérsiaquanto à libertação de produtos eventualmente tóxicos no organismo, cinética da degradação e metabolização dos mesmos. Os Poliuretanos bioestáveispodem efectivamente estabelecer ligações com o meio (bioactividade),apresentam por si só boas propriedades mecânicas, permitindo a suaaplicação em locais de carga elevada (substituição óssea). Mesmo assim,pode existir algum grau de degradaçãopassível de ser eliminado com a utilização de antioxidantes. As propriedades mecânicas poderão sermelhoradas substancialmente com a introdução de enchimentos cerâmicos, podendo obter-se umcompósito de alta estabilidade química com propriedades mecânicas próximas das do osso. O trabalho que se segue teve por objectivo produzir compósitos PU/HA obtidospor extrusão. Para tal foram sintetizados poliuretanos de base éster e éter, utilizando o método de pré-polímero, fazendo-se variar o tamanho de cadeia do poliol. Foi adicionado a um dos poli (éter-uretanos) um antioxidante (BHA), com o objectivo de se avaliar qual o seu efeito na protecção da degradação. Para avaliar a resistência à degradação efectuaram-se testes de degradação acelerada em soluções de H2O2 e HNO3, tendo-se observado que os polímeros de base poliéter apresentaram maior resistência à degradação. Para além disso os poli (éster-uretanos) sofreram degradação mais acentuada em HNO3. Verificou-se ainda que,o antioxidante adicionado se difundia para o meio agressor. Foram também efectuados estudos reológicos dos compósitos para se avaliar o efeito da química da matriz e enchimento na extrusão. Os resultados mostraram que o aumento do tamanho de cadeia dos polímeros resulta numaumento da viscosidade complexa. Foi demonstrado que os poli (éter-uretanos) oferecem maior resistência à extrusão que os poli (éster-uretanos). Até 50% (m/m) de enchimento observa-se um efeito lubrificante no compósito, acima deste teor geram-se viscosidades que comprometem a extrusão. As características de resistência à degradação associadas à altahomogeneidade conferida pela extrusãoapontam estes compósitos como materiais promissores para aplicações de longo termo em substituição dotecido ósseo.

In this study, we intend to evaluate the use of polyurethanes inbiomedical applications. Their extent of chemical properties allows the synthesis of biodegradable or biostable materials. Biodegradable materials can be verypromising; however there is some controversy regarding the liberation of toxic products, degradation kinetics and elimination of those by the organism. Biostable Polyurethanes can effectively establish connections with the living tissue (bioactivity), and have mechanical properties ideal for applications in load bearing sites (bone substitution). Even so, it is possible that degradationoccurs, eventually eliminated with the use of antioxidants. The mechanical properties can be improved substantially with the introduction of ceramic fillers, resulting in composites of high chemical stability and mechanical propertiesidentical to human bone. This work has the objective of producing compositesof PU/HA obtained by screw-extrusion. Polyurethanes, ester and ether based were synthesised, using the pre-polymer technique, and variable polyol chain lengths. It was added an antioxidant (BHA) to one of the poly (ether-urethanes), regarding the evaluation of the degradation protection given by this material. Materials were kept in accelerated degradation solutions of H2O2 and HNO3. It was found that polyether based polyurethanes, presented less degradationrates. Nevertheless, the poly (ester-urethanes) suffered degradation,more intense in HNO3 solution than H2O2. It was observed that the antioxidantadded was diffused to the environment. There were also performed rheologic studies of the composites to evaluating the effect of the matrix chemistries and filler addition. The results showed that the increasing the size of polymers chain results in an increase of the complex viscosities. It was also shown that poly(ether-urethanes) has higher resistance to extrusion than poly (ester-urethanes). At 50% (m/m) of filler, it was observed a lubricanteffect in the composites, above such contents it was generate viscosities that compromise extrusion. The characteristics of low degradation rates associated to the high homogeneity conferred by the extrusion, aim these compositesas promising materials for long term applications in bone tissue substitution.