Simulação computacional
A velocidade com a qual as demandas do setor médico evolui faz com que o setor de inovação tenha entrado em ritmo de desenvolvimento acelerado. Para permitir mais agilidade nos processos de desenvolvimento e previsibilidade de comportamento do dispositivo desenvolvido, é possível simular seus comportamentos físicos através da simulação computacional do dispositivo e prever modificações do projeto antes de sua manufatura.
O Laboratório de Engenharia Biomecânica, em parceria com o Grupo de Análise e Projeto Mecânico – GRANTE, pode realizar simulações numéricas que auxiliam no desenvolvimento de dispositivos médicos.
CASE: Validação de implantes bioabsorvíveis para cirurgia de reconstrução do Ligamento cruzado anterior (LCA) do joelho humano
Tipicamente, implantes metálicos do tipo parafusos de interferência, pinos ou botões são empregados em cirurgia de reconstrução do LCA lesado, sendo que a interferência causada pelo material metálico em técnicas de diagnóstico por imagem aparece com uma desvantagem associada a esta tecnologia. A utilização de polímeros bioabsorvíveis para a fabricação destes implantes potencialmente supera esta limitação, uma vez que os bioabsorvíveis permitem a fixação do enxerto no túnel ósseo durante o período de integração ao osso do tecido utilizado, e, degradando-se de forma progressiva por hidrólise, transferem as tensões mecânicas gradualmente ao tecido. Após a integração do tecido, o implante perde sua função mecânica e é gradualmente expelido do corpo humano por meio dos líquidos corporais. Considerando que no Brasil não havia indústria fabricante de implantes bioabsorvíveis, o objetivo do projeto residiu em promover a atualização tecnológica nacional por meio da pesquisa, desenvolvimento e avaliações biomecânicas de implantes ortopédicos fabricados em material polimérico bioabsorvível. O primeiro implante desenvolvido e validado foi um parafuso de interferência.
Etapas de simulação numérica utilizada no desenvolvimento do produto e sua conexão, e foto do parafuso de
interferência bioabsorvível fabricado no Brasil
Uma etapa crucial na validação do produto foi o desenvolvimento do método de ensaio de torção necessário para caracterizar o desempenho mecânico deste produto, uma vez que os métodos existentes mascaravam a resposta de parafusos canulados como o desenvolvido (Roesler et al., 2014). Adicionalmente, considerando que para garantir-se um uso seguro e eficaz, estes implantes devem manter as propriedades mecânicas adequadas in vivo pelo tempo requerido para o tratamento, e degradarem-se em uma taxa conhecida, foram estabelecidos protocolos para avaliar a taxa de retenção de propriedades mecânicas destes produtos no tempo. A figura 7 apresenta a análise da falha do produto após a aplicação de carregamento torsional limite.
Imagem da superfície de falha obtida via MEV do parafuso de interferência de PLDLA 70/30 após ensaio de torção (Fonte: LEBm/HU-UFSC)
O projeto realizado forneceu subsídios para processo de regulamentação do produto nos órgãos competentes (ANVISA, CE, Submissão FDA), além de promover o aumento da capacitação científico-tecnológica da ICT, o aumento da sinergia ICTs-Empresas para a potencialização de parcerias e o processo de transferência de tecnologia, e a capacitação de recursos humanos em processos de fabricação por injeção e em projeto e analise biomecânica de dispositivos médicos.
