Polímeros na Área Médico-Hospitalar – Inovação aliada à Saúde

Plástico Moderno - Polímeros na Área Médico-Hospitalar – Inovação aliada à Saúde

Os polímeros estão entre os materiais mais utilizados na medicina. Os resultados vão desde artigos de contato de curto prazo, como recipientes, seringas, cateteres e máscaras faciais, até próteses, implantes e os próprios instrumentos médicos. Além de desempenho mecânico adequado, os requisitos para essas aplicações são extremamente rigorosos no que diz respeito à limpeza, toxicidade e inércia química. Por este motivo, muitos produtos são utilizados uma única vez e, posteriormente, descartados. Neste momento, é primordial a atuação da engenharia, com investimentos em inovações capazes de aumentar a vida útil do produto e reduzir drasticamente a quantidade de resíduos.

Plástico Moderno - Alexandre Farhan
Alexandre Farhan é Administrador de Empresas e técnico em plásticos pelo Senai-SP, com 30 anos de atuação no setor. Atualmente, é diretor da Escola LF, especializada na formação de profissionais para a indústria de transformação plástica pelos processos de injeção, sopro e extrusão. (www.escolalf.com.br e/ou [email protected])

Um dos principais motivos de falhas em polímeros aplicados no segmento médico-hospitalar é o contato com solventes utilizados como desinfetantes. Os solventes são substâncias voláteis que podem danificar as resinas e demais componentes do composto, sendo importantes agentes químicos na eliminação de microrganismos patogênicos. Uma peça feita em polímero que apresenta baixa resistência química a um solvente em específico, ao entrar em contato com ele, pode apresentar fissuras, perda de cor e até mesmo solubilização. Com a propagação destas fissuras e trincas, o polímero vem a falhar mecanicamente, gerando um risco muito grande ao profissional e ao paciente. Além disso, essas fissuras são consideráveis pontos de acúmulo de contaminantes.

O nível de cuidado com que são desenvolvidos os produtos na área da saúde é medido pela correta seleção de materiais. Materiais transparentes, como PC, ABS, PMMA, PS e SAN, devido a sua estrutura química, são sensíveis ao stress cracking (fissuramento sob tensão), quando em contato tanto com solventes polares, quanto apolares. Devido à base em poliamida 12, poliamidas amorfas especiais da família do Grilamid® TR (EMS-Grivory) possuem altíssima resistência química a esses solventes, não apresentando fissuras e mantendo uma longa vida útil à aplicação. Além disso, esses materiais possuem aprovação USP Class VI (United States Pharmacopeia), a mais rigorosa em termos de biocompatibilidade de materiais.

A fim de garantir a correta assepsia dos dispositivos médicos reutilizáveis, métodos de esterilização são aplicáveis, como a Esterilização por Autoclave, Esterilização por Óxido de Etileno (EtO) e Irradiação Gama. Há incorporação de químicos agressivos, altas pressões e altas doses de radiação. O processo de esterilização por autoclave é o mais convencional, consistindo em um método seguro de ciclos pré-programados a temperaturas entre 120°C e 148°C e controle do tempo, onde o vapor d’água e a alta pressão na câmara eliminam matéria nociva. Entretanto, muitos polímeros possuem dificuldade em resistir às condições de operação das autoclaves, o que pode resultar em deformações e até degradação por hidrólise. Dentre os polímeros resistentes a autoclave, figuram a polisulfona (PSU), a polifenilsulfona (PPSU), o polimetilpenteno (TPX™), o Grilamid® TR e a poli(éter-eter-cetona), o PEEK. Falaremos um pouco sobre eles a seguir.

Os polímeros sulfonados (PSU, PPSU) costumavam ser a primeira escolha para recipientes a serem utilizados em autoclaves e artigos transparentes submetidos a altas temperaturas por períodos prolongados. Além de serem intrinsicamente classificados V-0 em flamabilidade, possuem boa transparência e elevada rigidez. A Figura 1 exibe uma caixa de esterilização feita de PPSU. O polimetilpenteno (TPX™), além da boa resistência à autoclave, possui a vantagem de ser processado a menores temperaturas do que os polímeros sulfonados, ser mais transparente e leve, o que resulta em menores custos de produção e excelente aparência.

Plástico Moderno - Figura 1: Recipiente de esterilização de dispositivos médicos feito em PPSU [Fonte: UJU New Materials].
Figura 1: Recipiente de esterilização de dispositivos médicos feito em PPSU [Fonte: UJU New Materials].

Retomando-se o Grilamid® TR, além dos materiais já disponíveis, uma nova poliamida de alta performance foi especialmente desenvolvida para suportar mais de 500 ciclos de esterilização por autoclave, sem danos ao produto. Este material foi apresentado na Feira K 2019, em Düsseldorf, pela EMS-Grivory. Por ser altamente transparente e resistente quimicamente, este material pode ser utilizado em válvulas de vapor, máscaras de ventilação, caixas de instrumentos, filtros e mais. Entre inúmeras aplicações no segmento óptico, automotivo e industrial, Grilamid® TR 90 foi escolhido para um sistema de aplicação de cimento ósseo, uma vez que promove resistência mecânica e tenacidade, boa resistência a químicos e alta transparência, além de satisfazer as normas de biocompatibilidade. O dispositivo resultante é feito sob medida para os requisitos de operações ortopédicas, onde a aplicação precisa do cimento ósseo é necessária. Outro exemplo excelente da confiança conquistada pelo Grilamid® TR é a utilização deste material na estrutura que contém os aparelhos auditivos da empresa suíça líder em inovação Sonova. Esse material deve promover resistência mecânica e química enquanto protege os componentes eletrônicos dentro do aparelho durante sua vida útil. A Figura 2 ilustra esses dispositivos, que podem também ser produzidos com microgrânulos.

Plástico Moderno - Figura 2: Aparelhos de audição fabricados pela Sonova utilizando Grilamid TR [Fonte: EMS-Grivory].
Figura 2: Aparelhos de audição fabricados pela Sonova utilizando Grilamid TR [Fonte: EMS-Grivory].
O PEEK está localizado ao topo da pirâmide dos polímeros e suporta incontáveis requisitos: resistência a altas temperaturas, desgaste e químicos agressivos estão entre eles. Adicionalmente, entre suas propriedades de interesse na área médico-hospitalar, encontram-se superior resistência mecânica, precisão na produção e altíssima resistência à esterilização por autoclave, mantendo propriedades químicas e mecânicas mesmo após 2.500 horas a altas pressões de vapor (Gráfico 1), além de suportar exposição à radiação.

Plástico Moderno - Tabela 1: Resistência química do PEEK e Aço Inoxidável para alguns compostos [Fonte: VICTREX].
Tabela 1: Resistência química do PEEK e Aço Inoxidável para alguns compostos [Fonte: VICTREX].
Plástico Moderno - Gráfico 1: Propriedades Mecânicas do Victrex © PEEK após Exposição ao Vapor d'Água (200ºC).
Gráfico 1: Propriedades Mecânicas do Victrex © PEEK após Exposição ao Vapor d’Água (200ºC).

A Victrex é a líder mundial em soluções de policetonas de alto desempenho. Victrex® PEEK fornece confiança, inclusive, para a substituição de materiais como aço inoxidável, titânio, alumínio e vidro. A Tabela 1 apresenta um comparativo das resistências químicas do PEEK e o aço inox.

A Figura 3 ilustra algumas aplicações típicas do PEEK na área médica.

Plástico Moderno - Figura 3: A. Conjunto de tubos cirúrgicos
Figura 3: A. Conjunto de tubos cirúrgicos
Plástico Moderno - B. Engrenagens para equipamentos de Raios-X [Fonte: VICTREX].
B. Engrenagens para equipamentos de Raios-X [Fonte: VICTREX].
Há vinte anos, a Invibio, divisão médica da Victrex, fornece polímeros PEEK de alta performance para dispositivos implantáveis, incluindo coluna, artroscopia, reconstrução articular, trauma, procedimentos odontológicos e craniomaxilofaciais (CMF). Um exemplo prático é a placa cervical anterior feita em PEEK-OPTIMA™ vista na Figura 4.

Plástico Moderno - Figura 4: Simulação de placa cervical anterior feita em polímero PEEKOPTIMA™ [Fonte: Invibio – Biomaterials Solutions].
Figura 4: Simulação de placa cervical anterior feita em polímero PEEKOPTIMA™ [Fonte: Invibio – Biomaterials Solutions].
Figura 4: Simulação de placa cervical anterior feita em polímero PEEK-OPTIMA™ [Fonte: Invibio – Biomaterials Solutions].

Esse material foi o primeiro PEEK de nível médico utilizado em cirurgias de fusão de medula, com vantagens clínicas como ter um Módulo semelhante ao osso e reduzido efeito de stress shielding – quando a densidade óssea diminui em razão da remoção de tensão típica do osso por um implante. Atualmente, quase todas as placas de coluna são feitas em metais, tendo alguns deles sido ligados a complicações após a implantação. É o caso do titânio, que promove a adesão do tecido e acredita-se contribuir para a disfagia, ou dificuldade de engolir. O PEEK-OPTIMA™ Ultra-Reinforced é reforçado com fibras contínuas de carbono, biologicamente inerte e não promove adesão do tecido, comprovadamente ajudando a reduzir a prevalência ou gravidade da disfagia após a cirurgia. Além disso, quando comparado aos metais, possui similar resistência mecânica, resistência à fadiga 50 vezes maior, rigidez reduzida, ausência de corrosão galvânica, radiolucência, entre outras vantagens.

O uso de polímeros de alta performance tem conquistado seu espaço nos mais diversos segmentos. A atenção ao desenvolvimento de soluções que respeitem os indivíduos promove as bases para a prática segura da tecnologia. Não somente na área médico-hospitalar, mas em todos os outros setores, é imprescindível que requisitos críticos sobre a compatibilidade da matéria-prima em projeto sejam estudados, garantindo a escolha ideal à longevidade e confiabilidade do produto.


Plástico Moderno - Larissa Rodrigues Mendes: Engenheira de Desenvolvimento na empresa Master Polymers
Larissa Rodrigues Mendes: Engenheira de Desenvolvimento na empresa Master Polymers

Larissa Rodrigues Mendes: Engenheira de Desenvolvimento na empresa Master Polymers, possui experiência em polímeros de alta-performance a serem aplicados em setores com críticos requisitos técnicos (automotivo, aeroespacial, óptico, médico-hospitalar, embalagens, eletroeletrônico, entre outros).  Engenheira de Materiais de formação (Universidade Federal de São Paulo), com períodos-sanduíche em Universidade do Porto (Portugal) e Universidade de Wisconsin (EUA). Analista Técnica do Processo de Injeção Plástica (Escola LF). [email protected]

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