Os biomateriais são dispositivos constituídos de compostos artificiais ou naturais que são integrados aos sistemas biológicos com objetivo de substituir, complementar ou tratar determinado órgão ou tecido cuja função foi perdida ou danificada. O desenvolvimento dos biomateriais envolve ciências como biologia, incluindo a nanobiologia, química, engenharia de tecidos e de materiais. Quanto a sua aplicação, são utilizados com propósito médico, como ferramenta terapêutica ou diagnóstica.
Os compostos utilizados para a produção dos biomateriais incluem polímeros naturais ou sintéticos (como os hidrogéis), cerâmicas e metais (como aços inoxidáveis e ligas de titânio ou cobalto). Podem ser citados como exemplos de biomateriais dispositivos biomédicos (como biossensores, tubos de circulação sanguínea, sistemas de hemodiálise), materiais implantáveis (como suturas, placas, substitutos ósseos, tendões, telas ou malhas, válvulas cardíacas, lentes, dentes), dispositivos para a liberação de medicamentos (na forma de implantes subdérmicos e partículas), órgãos artificiais (como coração, rim, fígado, pâncreas, pulmões, pele) e curativos, dentre muitos outros.
Apesar de relacionados a avanços tecnológicos, a história dos biomateriais remonta a antiguidade. Há registro, por exemplo, do uso de suturas de linho e ouro desde o Antigo Egito (2000 AC), assim como de dentes artificiais feitos de conchas pelos maias (600 AC), de ferro pelos franceses (200 AC) e de ouro e madeira pelos romanos, chineses e astecas. Substitutos ósseos feitos de madeira também foram encontrados no Antigo Egito e na Europa, na Idade Média, tendo sido observada uma integração eficiente com o tecido ósseo.
Atualmente o setor de biomateriais se preocupa com fatores ligados a compatibilidade entre esses dispositivos e o corpo humano, e busca adequar o tipo de matéria prima utilizada para sua produção com a função que o biomaterial vai desempenhar. Algumas das propriedades que devem ser levadas em conta são resistência, elasticidade, rugosidade, permeabilidade, estabilidade e bioatividade.
A flexibilidade, por exemplo, é de interesse para materiais como cateteres, pois devem se adaptar a elasticidade do vaso sanguíneo onde será implantado. O fator rugosidade é importante, por exemplo, em aplicações onde é desejado baixo atrito, como em implantes de juntas ortopédicas. Quando se deseja uma integração do implante com o tecido, como no caso de estruturas ósseas, é desejada uma alta rugosidade. Já a permeabilidade é necessária a dispositivos como lentes de contato. Os hidrogéis são permeáveis a água, sendo muito utilizados como liberadores de drogas. A estabilidade também pode variar dependendo da sua função no corpo. Dispositivos como fios de sutura e liberadores de drogas devem ter sua degradação controlada, enquanto implantes permanentes devem ser estáveis. Já a bioatividade se refere à propriedade inerente a alguns materiais de participarem em reações biológicas específicas.
Biomateriais a base de metais são vantajosos quando a preocupação é a resistência, pois apresentam excelente desempenho mecânico podendo resistir à fadiga e à fratura. Devido a isso, são amplamente utilizados como componentes estruturais para a substituição, reforço ou estabilização de tecidos rígidos. Suas aplicações incluem fios, parafusos e placas para fixação de fraturas, implantes dentários e próteses para substituição de articulações. Já as cerâmicas possuem superior compatibilidade química com o meio fisiológico e com tecidos rígidos, como ossos e dentes. Os biomateriais poliméricos também possuem vantagens como a facilidade de fabricação para produzir formas variadas e disponibilidade em encontrar materiais com propriedades mecânicas e físicas desejadas para aplicações específicas.
Referências:
Pires, A. L. R.; Bierhalz, A. C. K.; Moraes, A. M. 2015. Biomateriais: Tipos, aplicações e mercado. Química Nova, 38(7): 957-971.
Prado da Silva, M. H. 2006. Apostila de biomateriais. p. 1-6. (Publicação Técnica). Disponível em: https://web.archive.org/web/20180414100530/http://www.ebah.com.br:80/content/ABAAAfOo4AF/apostila-biomateriais. Acessado em: 21/11/2017.
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/biomateriais/