A vasta área dos materiais para aplicação em medicina e
odontologia, ou biomateriais, é eminentemente multidisciplinar. Ela cobre um
largo espectro de tópicos, desde a modelação matemática, passando pela ciência
e engenharia dos materiais, até a biologia molecular e diversas disciplinas cirúrgicas.
Tendo isso em conta, Francisco Braga realizou um trabalho excepcional ao reunir
os conhecimentos fundamentais da ciência dos biomateriais em um único livro de
leitura fácil e agradável, mas ao mesmo tempo informativo e pedagógico para
todos aqueles interessados nesta área do conhecimento.
Em nove capítulos admiravelmente organizados, este livro
introduz temas essenciais à compreensão dos biomateriais, como a estrutura dos
átomos e as ligações atômicas, a estrutura e propriedades da matéria, bem como
a especificidade das superfícies. Ele ainda desenvolve temas específicos acerca
dos tipos de biomateriais e suas principais áreas de aplicação, com
profundidade suficiente para informar, aguçando a curiosidade do leitor para
querer saber mais.
Uma garantia aos leitores deste livro é que ele entrega o que
promete: uma abordagem de fácil compreensão sobre os biomateriais, para
profissionais e estudantes das áreas biomédica e de ciências exatas. O autor
também oferece ao leitor, independentemente da sua formação de base, a
possibilidade de desfrutar dos seus 30 anos de experiência em pesquisa e
desenvolvimento, para conhecer não só os conceitos teóricos fundamentais, mas
os principais problemas e as respectivas soluções encontradas em uma ampla gama
de aplicações dos biomateriais. Este livro constitui um inegável enriquecimento
para a limitada literatura técnica em língua portuguesa nesta área.
Pedro L.
Granja
Instituto de
Investigação e Inovação em Saúde
INEB -
Instituto de Engenharia Biomédica
Universidade
do Porto
Apresentação
Conheço o
Dr. Francisco Braga há muito tempo, desde a nossa fase de formação
universitária, quando estudamos Engenharia dos Materiais na UFSCar – São
Carlos.
Desde aquela
época, o Dr. Francisco já manifestava alguns traços, sempre marcantes, da sua
personalidade, que nortearam a sua trajetória profissional. O primeiro, era a
sua forma de livre pensar, não seguir tendências nem aceitar fatos consumados.
Tudo era questionado pelo Dr. Francisco, que sempre procurava encontrar novas
formas de enxergar ou resolver o mesmo problema. Sempre foi um agitador de
ideias. É o que designamos, atualmente, de pensar “fora da caixinha”. O Dr. Francisco é uma destas raras pessoas
que tem esta qualidade de pensar diferente ou fora da caixinha, característica
fundamental para quem atua em inovação tecnológica de produtos e novos
processos produtivos.
Outra forte
característica permanente é a sua capacidade de focar alguns assuntos e
aprofundá-los, mesmo que o tema em questão ultrapasse as fronteiras da sua área
de formação. A busca por novos conhecimentos, muitas vezes multidisciplinares,
sempre foi uma constante em sua trajetória. Foi desta forma, que o Dr.
Francisco se tornou um maiores especialistas em Biomateriais, uma área que
necessariamente reúne conhecimentos de diferentes áreas do conhecimento humano.
Vale
ressaltar também que o Dr. Francisco, embora sempre atuando como pesquisador em
instituto de pesquisa ou universidade, nunca foi um acadêmico no sentido
tradicional. Ele sempre buscou aplicar seus conhecimentos, interagindo com
empresas, tendo inclusive contribuído na criação de algumas novas empresas.
Tais características, muito comuns nos países desenvolvidos, mas, infelizmente,
ainda raramente encontradas entre os acadêmicos brasileiros, são os pontos a se
destacar no Dr. Francisco. Trata-se de um seleto grupo de pessoas
imprescindíveis ao desenvolvimento socioeconômico do país.
Ao nos
brindar com este excelente livro “Materiais Aplicados a Medicina e Odontologia:
Físico-Química e Resposta Biológica”, o Dr. Francisco reúne um vasto conteúdo
científico e tecnológico no campo dos Biomateriais, envolvendo desde a
estrutura e ligações atômicas, passando pela estrutura e propriedades dos
materiais, até as aplicações dos Biomateriais na Medicina e Odontologia. Como o
próprio prefácio do livro já sugere, este livro é uma dedicação “àqueles que
movem a ciência e tecnologia sempre a serviço da humanidade e do eco-sistema”.
Dr. José
Octavio Armani Paschoal
Presidente do Centro Cerâmico do Brasil
- CCB
Presidente do Instituto INOVA -
gestor do parque ECOTEC DAMHA
Prefácio
O homem vem educando sua mente
através do raciocínio lógico dedutivo ao longo dos tempos. De acordo com
Aristóteles (384 - 322 a.C.), condiderado o pai da lógica, a dedução da
ocorrência de qualquer fenômeno particular depende das leis do universo, as
quais viabilizam a demonstração e o convencimento da sua existência.
Imaginemos
correlacionar dimensionalmente fenômenos de existência convincente, ou seja,
lógicos, com suas dimensões. Para isto teremos que buscar uma referência e nada
melhor do que algo bem identificável e de utilização rotineira por nós: o
metro. O metro (símbolo m) é uma unidade de medida de comprimento padrão
definida como sendo o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo,
durante um intervalo de tempo de 1/299792458 de segundo. Assim, alguns
fenômenos podem ser identificados pela sua grandeza em relação ao metro e, com
isso serem aceitos por nós confortavelmente por meio do raciocínio lógico. A
Tabela 1 apresenta exemplos de fenômenos naturais já identificados e
dimensionados pelo homem, cuja faixa de magnitude macro-micro ultrapassa 1040
metros. Pelo atual estágio do nosso domínio tecnológico em análises e
processos, a taxa de expansão da magnitude macro-micro vem crescendo cada vez
mais assumindo aumentos cada vez maiores em conhecimento.
Mas que universo é este e até onde
suas leis, como as conhecemos (gravidade, eletromagnética, termodinâmica
etc...), são válidas? Bem, nós o assumimos na forma real independente das
dimensões em questão, onde, a princípio, as leis que o regem sempre são
consideradas válidas, a menos que pontos contraditórios apareçam. Quando isto
ocorre, inicia-se a “corrida científica” onde os pesquisadores buscam certificar
os valores e metodologias experimentais responsáveis pelo conflito e apresentar
teorias que possam justificar as novas observações naturais.
É interessante a observação do
físico Richard Feynman sobre o “dualismo da matéria” no comportamento dos
elétrons, ora se comportando como partícula ora como onda: comportam-se de um
modo próprio e inimitável, nada parecido com o que observamos naturalmente e
somente explicado pela Mecânica quântica. A Teoria quântica foi desenvolvida
por Max Planck, desenvolvimento este que lhe deu o prêmio Nobel de Física em
1919 e que explicou todos os processos físicos das partículas elementares
(prótons, neutrons e principalmente os elétrons).
Vamos agora refletir um pouco sobre
a dimensão NANO, palavra atualmente em voga nos meios científicos e
tecnológicos, principalmente quando se trata de MATERIAIS. Um NANÔMETRO (nm) é
equivalente a 10-9 do METRO. Quando ouvimos falar em NANOTECNOLOGIA, temos que
ter em mente que o seu princípio básico é a construção de novas estruturas e novos
materiais, a partir dos átomos por meio de novos processos de produção de
semicondutores, compósitos, chips, ligas metálicas especiais, biomateriais,
tratamento de superfícies e outros.
Novamente
Feynman aparece, agora, como precursor do conceito de nanotecnologia em
palestra para a Sociedade Americana de Física (29 de dezembro de 1959). Porém,
a palavra nanotecnologia foi popularizada somente na década de 1980 por Eric
Drexler vislumbrando a possibilidade da construção de máquinas em escala
molecular. Um elemento será considerado nanotecnológico quando suas dimensões
forem menores que 100 nanômetros. Enfim, nanotecnologia não é propriedade
específica de uma área da ciência, exigindo, sim, a identidade multidisciplinar
em suas técnicas cujos conceitos aplicáveis estão na Física, Química, Biologia,
Ciência dos Materiais, Ciência da Computação e Engenharia como um todo,
possibilitando ao homem manipular a matéria até a dimensão atômica de forma bem
controlada.
O que mais vem excitando o meio da
pesquisa científica é que o mercado da inovação tecnológica em materiais está
crescendo bastante e, com isto, induzindo o setor produtivo a se aproximar mais
do setor acadêmico. A competitividade de mercado vem obrigando as empresas de
base tecnológica a saírem cada vez mais na frente com seus produtos tendo
diferencial quanto a maior disponibilidade, funcionalidade, confiabilidade,
vida útil, menor custo e dimensões. Cresce a atividade de pesquisa tecnológica
por meio de investimentos públicos e privados, e os países desenvolvidos
(Estados Unidos, União Européia e Japão) vêm investindo mais de 2 bilhões de
dólares ao ano em Nanotecnologia.
Podemos observar que tanto na
ciência como na tecnologia há uma sequência histórica de conhecimentos
adquiridos pelo homem, que caracteriza um processo evolutivo movido pela
necessidade precípua de domínio de seu próprio destino. Todos os passos, até
então, dados em cada descoberta passaram por questionamentos e comprovações,
significando que, somente após a sua aceitação ser assumida pela humanidade, o
conhecimento adquirido pôde ser utilizado para novas descobertas. Isto é
caracterizado por um raciocínio lógico amparado na comparação com observações
antecedentes validadas de fenômenos naturais correlatos.
Assim considerando, o propósito
principal deste livro é oferecer um conteúdo conceitual em princípios de
ciência e tecnologia dos materiais de fácil compreensão aos profissionais e
estudantes da área biomédica, possibilitando-lhes correlacionar as informações
contidas ao longo do texto com as propriedades dos materiais em suas aplicações
clínicas e cirúrgicas. Por outro lado, também é a intenção do autor que
profissionais e estudantes de Exatas focados em biomateriais, possam encontrar
neste livro um conteúdo bastante significativo do universo de dispositivos e
seus materiais aplicados nas diversas áreas da Medicina e Odontologia. Neste
sentido, partindo da atomística e da físico-química molecular, o livro discorre
a respeito de definições, conceitos e classificações sobre as famílias de
materiais e suas diversas propriedades, tais como, estruturais, mecânicas,
elétricas, térmicas, óticas e de biocompatibilidade. Sendo esta última
propriedade mais inerente à superfície do material em contato com organismos
vivos, um capítulo dedicado a superfícies também é apresentado, onde
propriedades com relação à desgaste, corrosão e topografia são correlacionadas
com diversos processos de tratamento e caracterização.
O autor utiliza-se de sua formação como
engenheiro de materais, dos 30 anos de experiência em pesquisa científica e
tecnológica em materiais, mais especificamente em biomateriais, da grande
convivência com cirurgiões-dentistas, em função de ter desenvolvido mais de uma
dezena de produtos de enxertia óssea, para efetuar a abordagem sobre o assunto
dentro de um escopo complementar ao programa das disciplinas de materiais dos
cursos da área biomédica (odontologia, medicina, biologia e farmácia).
Todo o texto foi revisado e adequado
quanto à sua linguagem por profissionais renomados da área biomédica.
Francisco Braga
Sumário
1 Introdução ............................................................................................................................... 17
1.1 A evolução no conhecimento e aplicação dos
materiais ................................................... 17
1.2 A ciência e a tecnologia dos materiais .............................................................................. 18
1.3 Por que o profissional da saúde deve estudar
a físico-química dos materiais? .................. 20
1.4 Materiais na área da saúde para o século XXI .................................................................. 21
1.5 A superfície como parâmetro fundamental de
projeto em biomateriais ............................ 22
1.6 O conceito de biomateriais, biocompatibilidade
e biofuncionalidade .............................. 22
1.7 A norma ISO 10993 ......................................................................................................... 23
2 A estrutura dos átomos ......................................................................................................... 25
2.1 A palavra átomo ............................................................................................................... 25
2.2 A evolução do modelo atômico na Física
moderna .......................................................... 26
2.3 As camadas eletrônicas ..................................................................................................... 28
2.4 Elemento químico, número atômico, número de
massa e massa atômica ........................ 30
2.5 Isótopos, isóbaros e isótonos ............................................................................................ 31
2.6 Tabela periódica ............................................................................................................... 31
2.7 Número de valência de um átomo .................................................................................... 34
Referências
de apoio ................................................................................................................ 34
Anexo 1 ................................................................................................................................... 35
3 Ligações atômicas e número de coordenação ................................................................... 39
3.1 Força e energia de ligação ................................................................................................. 39
3.2 A eletronegatividade dos átomos ...................................................................................... 40
3.3 Número de coordenação dos átomos ................................................................................ 40
3.4 Ligação iônica ................................................................................................................... 41
3.5 Ligação covalente ............................................................................................................. 42
3.6 Ligação metálica ............................................................................................................... 44
3.7 Ligações secundárias ........................................................................................................ 44
Referências
de apoio ................................................................................................................ 45
4 Estruturas da matéria ........................................................................................................... 47
Detalhes | |
Autor | Francisco José Correa Braga |
Edição | 1ª Edição - Ano 2015 |
Editora | ARTLIBER EDITORA LTDA |
Encadernação | BROCHURA |
Especialidade | MEDICINA |
ISBN13 | 978-85-88098-99-2 |
Páginas | 493 |
MATERIAIS APLICADOS NA MEDICINA E ODONTOLOGIA
- Autor: Francisco José Correa Braga
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