Estudo de conceito de implante bio-inspirado para fixação óssea

• Autor(a) principal: Ribeiro, Gabriel Martins
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/37062
• topic: Bio-inspiração; Implante; Osso; Estrutura bio-inspirada; Pull-out test

O presente trabalho propõe diferentes estruturas inspiradas na natureza, capazes de serem utilizadas em implantes do tipo pressfit. A bioinspiração compreende um conjunto metodologias a partir das quais novas estruturas, processos e dispositivos são criados tendo por base aspetos biológicos. No âmbito da engenharia, a bioinspiração tem fomentado a criação de novos modelos de conceitos, que se assemelham aos sistemas biológicos estudados. No presente estudo procurou-se identificar estruturas na natureza que pudessem auxiliar no sucesso do implante do tipo pressfit. Foram identificados cinco seres vivos que partilham entre si estruturas hipoteticamente interessantes do ponto de vista estrutural, com potencial de fomentar uma boa interação na interface implante-osso, nomeadamente o Geco, os Fungos, o Veado, as Esponjas da família Porifera e um tipo de bambu, commumente referido de rattan. Destes organismos, identificaram-se estruturas de relevo, mais tarde redimensionadas, com dimensões que fossem interessantes para uma boa relação com o implante e o osso. Foram criados modelos computacionais (com recurso ao SolidWorks 2021), a partir dos quais se procedeu a ensaios numéricos. Os dados preliminares recolhidos informaram os ensaios experimentais realizados posteriormente. Optou-se pela utilização de um modelo sanduíche (protótipo envolto em PLA) para a análise da transferência de carga na interface osso-implante. Os protótipos finais foram produzidos por meio do fabrico aditivo, impressos em titânio, através do SLM. Por forma a compreender o comportamento e a força necessária para o descolamento do protótipo do PLA foi realizado um ensaio de pull-out. Os protótipos com estruturas bio-inspiradas com melhores resultados são aqueles que contêm estruturas bio-inspiradas na Porifera, estruturas bio-inspiradas na Porifera e na Haste de Veado e estruturas bio-inspiradas na Haste de Veado e no Geco. Estes resultados poderão ser explicados pelos diferentes níveis de porosidade das estruturas. O estudo demonstrou que quanto maior fôr a porosidade do protótipo, maior a capacidade de penetração do polímero e, por conseguinte, maior é a resistência desse protótipo a tensões exercidas sobre ele.