Desenvolvimento de malha polimérica impressa com dispositivo de eletroestimulação não invasivo acoplado para tratamento de fraturas ósseas

• Autor(a) principal: VILELA, Filipe Bueno
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2521
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA; Fraturas ósseas; Órtese 3D; Manufatura aditiva; Biopolímeros PLA/TPU/ABS/PETG; Eletroestimulação CMC; Aceleração da regeneração óssea

A ocorrência de fraturas ósseas tem progredido globalmente com o aumento proporcional da expectativa de vida das pessoas. O avanço nas técnicas de imobilização e regeneração óssea utilizadas na prática médica, contudo, progrediram mais lentamente. O uso de gesso ortopédico e fibra de vidro ainda são materiais amplamente empregados, apesar de implicarem complicações clínicas. A manufatura aditiva de órteses 3D surge como uma inovação possível, mas que ainda possui restrições para sua disseminação, principalmente relacionadas à dificuldade de imobilização e modelagem sobre a fratura. Ademais, o uso de eletroestimuladores para acelerar o efeito osteogênico na região da fratura compreende uma prática importante para reduzir o tempo de tratamento. Contudo, esses dispositivos disponibilizados comercialmente possuem propriedades e dimensões que dificultam o uso concomitante com os imobilizadores ortopédicos e a adesão ao cotidiano do paciente. Assim exposto, foi desenvolvida nesse trabalho uma órtese impressa por biopolímeros termoplástico e com região de acoplamento de um eletroestimulador por campo magnético combinado (CMC). O objetivo foi a criação de um sistema que possua características vantajosas frente àquelas observadas em tecnologias utilizadas atualmente para imobilização ortopédica e regeneração de fraturas ósseas. Dessa forma, a órtese impressa foi projetada de modo a se obter duas malhas, uma de imobilização e outra de fixação. O eletroestimulador desenvolvido foi composto de circuito eletroeletrônico e aplicativo móvel. Além da caracterização físico-química, o conceito do projeto, incluindo órtese e eletroestimulador, foi avaliado por profissionais da saúde especializados em ortopedia a partir da aprovação do Comitê de Ética em Pesquisas (CEP). Os resultados obtidos por meio dessas técnicas indicaram que o uso poliuretano termoplástico (TPU) é propício para a composição da malha de fixação. A malha de imobilização, por sua vez, é composta pelo poliácido láctico (PLA), pois esse possui melhor resistência mecânica típica. Ademais, todos os materiais não apresentaram alterações significativas a partir da exposição a reagentes químicos em análise de MEV. O ABS se mostrou como o único biopolímero na análise de molhabilidade com superfície hidrofóbica. Com relação à regeneração óssea, o eletroestimulador de CMC foi capaz de aplicar a frequência de 76,6 Hz, identificada na literatura científica como propícia para o efeito osteogênico. Assim como suas intensidades de campo alternado e contínuo foram aplicadas nos valores de 40 µT e 20 µT, respectivamente. Não foram observados impactos na intensidade do campo passantepelo tecido biológico, indicando permeabilidade magnética relativa próxima de 1. O aquecimento do transdutor do eletroestimulador chegou a 63,5 ºC, apontando que o ABS, dos polímeros estudados, foi o mais indicado para a manufatura do suporte da bobina de transdução. O aplicativo foi concluído, funcionando de forma integrada a um banco de dados remoto. O eletroestimulador pôde ser integrado à órtese impressa. O conceito do projeto foi avaliado por 7 especialistas em ortopedia, onde a 88,89% das características propostas para a órtese e eletroestimulador foram consideradas relevantes, indicando seu potencial inovador. Com base nos resultados apresentados, concluiu-se que o projeto da órtese impressa (PLA/TPU) com o eletroestimulador CMC acoplado possui características vantajosas frente àquelas observadas em sistemas de imobilização e regeneração óssea atualmente utilizados.