Vidro metálico pode ajudar a corrigir ossos quebrados

O processo de resfriamento rápido é a chave para obter vidro metálico à base de magnésio. ETH Zürich/LMPT

Enquanto a corrosão é considerada usualmente indesejável por engenheiros, cientistas suíços afirmam que a "biocorrosão" pode ter um papel fundamental no futuro da medicina.

O tratamento de ossos quebrados através dos chamados “vidros metálicos” pode não apenas acabar com a necessidade de cirurgia para remoção de implante, mas também evitar os efeitos negativos de longo prazo dos implantes permanentes.

“Pesquisadores de material tentam há muitos anos desenvolver implantes biodegradáveis para intervenções cardiovasculares e por meio de osteossíntese”, afirma Jörg Löffler, professor de Física e Tecnologia de Metais da Escola Politécnica Federal de Zurique (ETH).

Osteossíntese é uma intervenção cirúrgica que tem por finalidade reunir mecanicamente os fragmentos ósseos de uma fratura, por intermédio de uma peça metálica – aço ou titânio – que permite a consolidação pela formação do calo.

“A idéia é basicamente que os implantes permaneçam no corpo por certo período e depois se dissolvam após terem cumprido seu papel”, completa o cientista, acrescentando que o material necessita ser ajustado de acordo com as diferentes aplicações.

“Através de um stent*, o material deve se degradar após um período de no máximo seis meses – até que a artéria tenha se estabilizado. Na cirurgia de ossos, o implante deve estabilizá-los pelo tempo necessário até que estes estejam curados e depois se dissolver no corpo, o que torna a cirurgia de remoção desnecessária.”

Sem bolhas

Um dos problemas da chamada “fixação interna” – ao contrário da fixação externa através de gessos e moldes – é que, após a cicatrização dos ossos, as peças de metal devem ser retiradas através de outra cirurgia.

Implantes feitos de ligas de magnésio estão provando ser particularmente promissores. Esses metais leves são mecanicamente estáveis e maleáveis. Além disso, degradam rapidamente e de forma integral ao liberar íons que são tolerados pelo corpo.

Porém, existe uma grande desvantagem na utilização de ligas de magnésio e que, segundo Löffler, até hoje impediram o uso de implantes biodegradáveis na osteossíntese.

“Quando elas se dissolvem, produzem hidróxido de magnésio e, até mais importante que isso, também hidrogênio. O resultado é que bolhas de gás são produzidas no tecido ao redor dos implantes de magnésio. Elas podem prejudicar o crescimento do osso e o processo de cura, levando por vezes até a infecção.”

Membros da equipe coordenada por Löffler conseguiram agora eliminar esses efeitos negativos através da produção de uma liga inovadora de magnésio, zinco e cálcio, na forma de um “vidro metálico” biocompatível e degradável, muito diferente dos materiais já conhecidos.

“Em testes realizados com animais não observamos a formação de bolhas de gás por esse vidro à base de magnésio”, revela o cientista. “Não podemos excluir completamente a formação de hidrogênio, mas não o observamos mais nos testes clínicos.”

Potencial

A chave para a produção do novo material é o processo de esfriamento.

Vidros metálicos são produzidos através da têmpera rápida ou do resfriamento do material fundido. A velocidade do processo de resfriamento impede que os átomos adotem a estrutura cristalina dos metais tradicionais. Como resultado, vidros metálicos têm uma estrutura amorfa como a de uma janela de vidro, apesar de se parecerem com metais.

Graças a esse procedimento, os pesquisadores podem adicionar muito mais zinco ao magnésio do que é possível nas ligas convencionais.

A liga desenvolvida pelo doutorando de Löffler, Bruno Zberg, contém até 35% de zinco e 5% de átomos de cálcio – o resto é feito de magnésio. A liga cristalina de zinco e magnésio pode conter um máximo de 2,4% de átomos de zinco. Se a percentagem é mais elevada, uma fase cristalina indesejada precipita em uma matriz de magnésio.

A principal vantagem de uma percentagem elevada de zinco é que esta modifica fundamentalmente a corrosão do magnésio: testes clínicos com pequenas quantidades da nova liga de magnésio, zinco e cálcio mostraram que elas não produzem hidrogênio.

Isso significa que a nova liga, na forma de vidro metálico, tem um grande potencial de ser utilizada como implante ósseo não prejudicial ao corpo humano.

Löffler afirma estar otimista quanto ao potencial do novo material, mas confessa que sua utilização como implantes ósseos “ainda levará alguns anos, já que mais testes clínicos devem ser realizados para provar que o novo material preenche todos os requisitos necessários.”

Thomas Stephens, swissinfo.ch

Vidro metálico

Uma liga metálica amorfa, também chamada de “metal amorfo”, é uma liga metálica sólida dotada de uma estrutura amorfa mais do que cristalina. Esses materiais podem ser obtidos através de resfriamento extremamente rápido a partir do estado fundido da liga ou através de outros métodos.

Fala-se também “vidro metálico” sem excluir, portanto, outras denominações. Pois o sólido é obtido a partir de uma liga fundida por analogia através de vidro de silício.

Os vidros metálicos são materiais relativamente recentes, produzidos a partir de 1960 sob forma de fitas de uma espessura aproximada de 0,1 mm por têmpera em roda (“melt spinning” em inglês). Há vinte anos é produzido em forma maciça, ou seja, sua menor dimensão é da ordem do centímetro. Esses materiais apresentam características únicas, ligadas à sua estrutura amorfa e são amplamente pesquisados. (Wikipédia em francês)


* Stent: uma endoprótese expansível, caracterizada como um tubo geralmente de metal, principalmente nitinol, aço e ligas de cromo e cobalto perfurado que é inserido em um conduto do corpo para prevenir ou impedir a constrição do fluxo no local causada por entupimento das artérias muito utilizado na angioplastia. O dispositivo serve para alargar vasos sanguíneos, em pacientes com angina estável. Não há consenso sobre seu uso entre os cardiologistas.