Modelagem e simulação da síntese de cimento ósseo polimérico

• Autor(a) principal: Costa, Lívia Pereira Lemos
• Data de Publicação: 2006
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/18794
• topic: Polímeros; Ortopedia; Biomateriais; Cimento ósseo; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA

O cimento ósseo baseado em poli(metacrilato de metila) (PMMA) é largamente empregado em cirurgias ortopédicas para a fixação de próteses e preenchimento de defeitos ósseos. Este biomaterial é produzido através da polimerização do monômero metacrilato de metila (MMA) na presença de PMMA pré-polimerizado, iniciada pelo peróxido de benzoíla e ativada por uma amina terciária, geralmente N,N-dimetil-p-toluidina. Para conferir contraste radiográfico é também adicionado sulfato de bário ou dióxido de zircônio. Assim, o cimento ósseo final é uma mistura heterogênea complexa constituída por diferentes compostos químicos. Com o avanço da polimerização, observa-se um rápido aumento da viscosidade do meio reacional, até que ocorre a solidificação total. Esta característica particular permite que a polimerização do cimento ósseo ocorra in situ e in vivo. Apesar desta vantagem, a aplicação do cimento ósseo in situ e in vivo pode causar afrouxamento asséptico e danos aos tecidos se não for adequadamente controlada. Estes problemas podem advir da presença de altos teores de monômero residual na mistura final e das altas temperaturas atingidas durante a polimerização, que é altamente exotérmica e sujeita a pronunciados efeitos gel e vítreo. Para minimizar estes problemas durante a aplicação, é fundamental estudar e entender os fenômenos que estão relacionados a este processo. Neste trabalho, um modelo matemático foi desenvolvido e implementado para descrever a produção do cimento ósseo. O modelo proposto admite que é possível descrever o sistema de reação como uma combinação de múltiplos reatores pequenos que trocam calor (mas não massa) com suas vizinhanças e com o ambiente. O efeito da mistura inicial dos reagentes foi estudado fazendo-se perturbações aleatórias nas condições iniciais em cada um dos reatores de polimerização constituintes do sistema. Resultados teóricos e experimentais obtidos indicam que a solubilidade do PMMA pré-polimerizado na mistura reacional inicial é uma importante variável do processo, exercendo profunda influência sobre a evolução da temperatura, a conversão de monômero e os pesos moleculares médios do cimento ósseo final. Como a solubilidade de polímeros está relacionada com seu peso molecular e com o tamanho da partícula, estas propriedades devem ser cuidadosamente controladas na aplicação final para a obtenção de cimentos ósseos com as características desejadas.