Desenvolvimento de conceito de implante bio-inspirado

• Autor(a) principal: Costa, Francisca Neto
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/29123
• topic: Implante; Bio-inspiração; Osso; Estrutura

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento top-down de um conceito de implante poroso cuja bio- inspiração foi retirada de estruturas presentes na natureza. Para o efeito foram realizados testes mecânicos e testes de simulação de compressão de forma a avaliar a sua rigidez. Como modelo padrão utilizou-se uma espuma em poliuretano da Sawbones de densidade 200,23 Kg/m3 tendo em conta a referência de osso biológico. O seu módulo de Young aparente com recurso à linha offsset de 0,2% é de 55 MPa e sem esta linha é de 97,37 MPa.Para analisar a influência do material mantendo a mesma geometria de unidades celulares, realizou-se um micro-ct à espuma modelo e imprimiu-se uma estrutura em SLA numa resina fotossensível. Verificou-se um módulo de Young aparente de 62,5 MPa com recurso à linha offsset a 0,2%, uma diferença de 7,5 MPa do módulo da espuma quando calculado pelo mesmo método. As estruturas bio-inspiradas contêm células de geometria hexagonal, própria dos favos das abelhas e quadrangulares, características das células da madeira quando cortadas transversalmente. As mesmas foram simuladas virtualmente com o comportamento da espuma modelo de modo a saber a influência da geometria das unidades constituintes. A análise não incluiu a linha offset e indicou que a geometria quadrada traduz-se no valor do módulo de Young aparente mais próximo do da espuma padrão. Analisou-se uma estrutura não bio-inspirada em Ti-13nb-13zn, com tamanho de poros de aproximadamente 600μm, onde há possibilidade de existir osseointegração e cujo módulo de Young aparente é de 1600 MPa com recurso à linha offsset a 0,2% Com este trabalho procedeu-se ao estudo da elasticidade de estruturas porosas e da influência da geometria dos poros e do material através de várias abordagens e nunca descurando o conceito de impressão 3D ao longo do mesmo. Sendo assim pode ser visto como ponto de partida para trabalhos futuros no desenvolvimento, análise e desenho de estruturas bio-inspiradas. O conceito de implante final trata-se de uma estrutura de duas camadas e oca no interior com vantagens de osseointegração e com um módulo aparente de aproximadamente 618 MPa.