Exercício 19: Compare os mecanismos de degradação de biomateriais metálicos (como ligas de titânio) e polímeros biodegradáveis (como PLA e PGA). Como a degradação influencia a biocompatibilidade e a biofuncionalidade?
Passo 1
O enunciado pede para comparar como ocorrem os processos de degradação em biomateriais metálicos (por exemplo ligas de titânio) e em polímeros biodegradáveis (como PLA e PGA), e entender de que modo esses processos afetam a biocompatibilidade (ou seja, a aceitação pelo organismo) e a biofuncionalidade (capacidade de desempenhar a função para a qual foram projetados).
Passo 2
Descrevendo a degradação de biomateriais metálicos:
- O principal mecanismo é a corrosão, isto é, a oxidação do metal na presença de eletrólitos (sais, água e íons presentes nos fluidos corporais).
- Em ligas de titânio, forma-se uma fina camada passiva de óxido de titânio,
, que protege o substrato metálico de uma corrosão mais acentuada. - Eventualmente essa camada pode ser danificada por tensões mecânicas ou por cloretos (
) nos fluidos corporais, permitindo a liberação de íons e pequenas quantidades de metais de liga. - A taxa de corrosão é normalmente muito baixa e controlada pela estabilidade da camada de óxido, o que garante longevidade ao implante metálico.
Passo 3
Descrevendo a degradação de polímeros biodegradáveis:
- Os polímeros como PLA (poliácido láctico) e PGA (poliácido glicólico) se degradam principalmente por hidrólise das ligações éster, quebrando a cadeia polimérica.
- A hidrólise pode ocorrer por penetração de água no interior do material (degradação em massa) ou só na superfície (erosão superficial), dependendo da cristalinidade e da geometria do implante.
- Os produtos de degradação são monômeros ácidos, como ácido láctico e ácido glicólico, que baixam o pH local e podem ser metabolizados ou excretados.
- Fatores como peso molecular, proporção PLA/PGA e porosidade controlam a taxa de degradação, que varia de semanas a meses.
Passo 4
Impacto na biocompatibilidade:
- Em metais, a baixa taxa de corrosão e a formação de
costumam induzir mínima resposta inflamatória, tornando as ligas de titânio altamente biocompatíveis. Porém defeitos na camada passiva podem liberar íons que, em alta concentração, levam a reações adversas. - Nos polímeros biodegradáveis, a queda de pH por acúmulo de ácido pode desencadear inflamação local e afetar células adjacentes. Em contrapartida, a capacidade de degradar-se evita a necessidade de cirurgia de remoção, melhorando a aceitação a longo prazo.
Passo 5
Impacto na biofuncionalidade:
- Metais mantêm suas propriedades mecânicas por décadas, oferecendo suporte estrutural estável (por exemplo, para próteses ósseas), mas não se biodegradam, sendo indicados para aplicações permanentes.
- Polímeros biodegradáveis permitem liberação controlada de fármacos ou servem de matriz temporária para regeneração tecidual; após a função cumprida, dissolvem-se sem deixar resíduos mecânicos. Contudo, sua resistência mecânica diminui progressivamente com a degradação, o que limita aplicações em cargas elevadas.
Resposta
Metais (como ligas de titânio) degradam por corrosão e dependem de uma camada passiva de
para controlar a taxa de liberação de íons, garantindo alta estabilidade mecânica e boa biocompatibilidade a longo prazo. Polímeros biodegradáveis (PLA, PGA) sofrem hidrólise das ligações éster, gerando ácidos que podem baixar o pH local e provocar resposta inflamatória, mas permitem biofuncionalidade temporal: mantêm forma e resistência apenas pelo tempo necessário, liberam fármacos ou servem de scaffolds antes de desaparecerem, dispensando remoção cirúrgica.