Desenvolvimento assistido por laser de novas ligas de titânio para aplicações ortopédicas

Resumo

O Ti e suas ligas são os biomateriais metálicos com características mais adequadas para aplicações biomédicas devido à excelente biocompatibilidade, resistência especifica e resistência à corrosão. Esta questão torna-se crescentemente relevante pois o consumo de biomateriais tende a aumentar com o aumento da idade média da população humana. O Ti e suas ligas usados em implantes e próteses devem apresentar elevada resistência à tração e à fadiga, dutilidade e um módulo de Young semelhante ao do osso cortical de modo a evitar reabsorção óssea. Assim, as ligas constituídas pelas fases alfa e alfa+beta são preferidas em relação às ligas constituídas apenas pela fase beta. Análises de biocompatibilidade revelam que o Nb, Ta, Zr e Mo são os elementos mais seguros para produzir ligas de Ti biocompatíveis. O desenvolvimento destas ligas de Ti, iniciado nos EUA e depois no Japão, conduziu à obtenção de algumas ligas com propriedades interessantes (baixo módulo de Young). Porém, algumas destas ligas não apresentam os níveis de resistência ou dutilidade adequados, sendo necessário encontrar soluções com equilíbrio entre módulo de Young, dutilidade, resistência à tração e à fadiga. O trabalho proposto faz parte de um projeto que visa desenvolver ligas Ti-M (M=Zr,Ta,Nb,Mo) binárias e ternárias com estrutura e propriedades otimizadas para utilização em implantes e próteses dentárias, biocompatíveis, com resistência à corrosão equivalente à das ligas atuais. Este trabalho concentra-se no desenvolvimento de ligas do sistema Ti-Nb-Zr no qual algumas composições com propriedades promissoras para este tipo de aplicação foram já estudadas. O desenvolvimento de novos materiais usando métodos convencionais é um processo moroso e caro, pois requer a síntese e análise de elevado número de amostras de composição discreta. Torna-se necessário utilizar uma aproximação mais rápida e radical. Os métodos combinatórios permitem acelerar grandemente a descoberta de novos materiais e os processos de otimização.Neste projeto um método combinatório de síntese de ligas baseado na técnica de deposição por laser com adição de pós variáveis, previamente desenvolvido pela Equipe do Prof. Rui Vilar, será utilizado para desenvolver ligas de Ti inovadoras para aplicação em implantes e próteses. O projeto visa a preparação rápida e exaustiva de ligas com composições variáveis ao longo de uma pista, a seleção das composições mais promissoras com base na análise da estrutura, propriedades mecânicas e comportamento ao desgaste por técnicas miniaturizadas. As ligas selecionadas serão utilizadas na produção de amostras com composição constante que serão caracterizadas em detalhe em termos de estrutura e comportamento mecânico. A Equipe do Laboratório de Processamento de Materiais por Laser do Instituto Superior Técnico (Lisboa) tem experiência considerável no desenvolvimento de ligas por métodos laser. Este projeto constitui um passo decisivo na busca de novas ligas de Ti para aplicações médicas. (AU)