Influência do posicionamento do ponto de injeção e dos parâmetros de processo nas propriedades mecânicas e térmicas de placas craniofaciais bioreabsorvíveis em PLA

Abstract

Implantes como placas e parafusos tem sido utilizado em cirurgias de fixação óssea desde o ano de 1900. Com a evolução das técnicas e materiais utilizados, os biomateriais metálicos vêm sendo substituídos por biomateriais poliméricos, principalmente pela sua capacidade de absorção pelo corpo. Dentre os polímeros sintéticos bioabsorvíveis, os poliésteres pertencentes ao grupo dos poli a-hidroxiácidos como o poli (ácido lático) (PLA), o poli (ácido glicólico) (PGA) e suas blendas Poli (L-ácido láctico-co-ácido glicólico) (PLGA) são os polímeros mais utilizados na fabricação de implantes craniofaciais devido à características como: comportamento termoplástico, excelente biocompatibilidade, baixa toxicidade e a possibilidade de adaptação de propriedades mecânicas e químicas durante a síntese. Além das propriedades provenientes da natureza desses materiais, o modo de fabricação das peças tem influência direta em suas propriedades finais. Utilizando a moldagem por injeção, é possível personalizar as propriedades dos implantes e seu tempo de degradação no organismo somente variando os parâmetros de processamento e geometria do molde. Na presente pesquisa foi investigado a influência do posicionamento do ponto de injeção e dos parâmetros de processo nas propriedades mecânicas e térmicas de placas craniofaciais bioreabsorvíveis em PLA. Após fabricados o molde e as placas, foram realizados diversos ensaios mecânicos, térmicos e estruturais com o objetivo de avaliar a mudança desses fatores nas propriedades finais dos implantes. Os resultados desse estudo mostraram que, por apresentar maior estabilidade dimensional, menores variações em suas dimensões em diferentes pontos da placa (dimensional pós tratamento mais próximo ao do projeto), menor nível de tensões internas antes e após tratamento térmico, e melhores propriedades mecânicas entre as condições de injeção após o tratamento térmico, a condição II (Menor Temperatura e Maior Vazão de Injeção) junto a localização do ponto de injeção no meio da placa (CII-M-T), mostrou-se a condição de injeção mais adequada para fabricação dos implantes.

Abstract: Implants such as plates and screws have been used in bone fixation surgeries since the year 1900. With the evolution of techniques and materials used, metallic biomaterials have been replaced by polymeric biomaterials, mainly due to their ability to be absorbed by the body. Among the bioabsorbable synthetic polymers, Polyesters belonging to the group of poly a-hydroxy acids such as poly (lactic acid) (PLA), poly (glycolic acid) (PGA) and their blends Poly (L-lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA) are the polymers most used in the manufacture of craniofacial implants due to characteristics such as: thermoplastic behavior, excellent biocompatibility, low toxicity and the possibility of adapting mechanical and chemical properties during synthesis. In addition to the properties derived from the nature of these materials, the way in which the parts are manufactured has a direct influence on their final properties. Using injection molding, it is possible to customize the properties of the implants and their degradation time in the body just by varying the processing parameters and geometry of the mold. In the present research, the influence of the positioning of the injection point and the process parameters on the mechanical and thermal properties of bioresorbable PLA craniofacial plates was investigated. After manufacturing the mold and the plates, several mechanical tests were carried out, thermal and structural factors in order to evaluate the change of these factors in the final properties of the implants. The results of this study showed that, due to its greater dimensional stability, smaller variations in its dimensions at different points of the plate (post-treatment dimensional closer to that of the design), lower level of internal stresses before and after heat treatment, and better mechanical properties among the injection conditions after heat treatment, condition II (Lower Temperature and Higher Injection Flow) together with the location of the injection point in the middle of the plate (CII -M-T), showed- if the most suitable injection condition for the manufacture of implants.