Desenvolvimento de material composto de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) e ibuprofeno para uso em próteses de joelho

Abstract

Diante da crescente utilizac¸a~o de procedimentos de artroplastia total de joelhos para tratar fraturas ou doenc¸as o´sseas em pacientes cada vez mais jovens, um aumento do tempo de vida desses implantes torna-se um ponto crucial para diminuir o nu´mero de complicac¸o~es e cirurgias de revisa~o nas articulac¸o~es implantadas e, consequentemente, seus custos relacionados. Para contribuir com esse aumento no tempo de vida dos componentes polime´ricos, o presente trabalho propo^s o desenvolvimento de um material composto por UHMWPE e ibuprofeno para ser utilizado como mate´ria prima em futuros implantes ortope´dicos. Afim de comparar as propriedades do material desenvolvido com as propriedades dos implantes polime´ricos comercialmente utilizados e avaliar o efeito do ibuprofeno nas propriedades do poli´mero, as amostras de UHMWPE incorporadas com fa´rmaco nas concentrac¸o~es de 3wt% e 5wt% foram caracterizadas quanto as suas propriedades meca^nicas e fi´sico-qui´micas. Foram utilizadas te´cnicas como DSC, FTIR, densidade e microscopia o´tica para avaliar propriedades do material, como cristalinidade, temperatura de fusa~o, composic¸a~o qui´mica, dentre outras. Como forma de estimar as propriedades meca^nicas como mo´dulo, tensa~o de escoamento e resiste^ncia a` fadiga sob flexa~o, foram utilizados ensaios meca^nicos. Como um sistema que intende a liberac¸a~o de fa´rmaco no corpo humano ao longo do tempo foi utilizada a espectrofotometria UV/Vis para avaliar o perfil de liberac¸a~o do ibuprofeno incorporado no UHMWPE, ale´m de ensaios de viabilidade celular para avaliar a citotoxicidade do material desenvolvido. Os dados encontrados mostraram-se promissores para a aplicac¸a~o pretendida, com comportamento de acordo com os indicados pela literatura especifica.

Abstract: With the continuously rising of total knee arthroplasty procedures to treat fractures and bone diseases in patients more and more young, an increase on implants life span became a crucial factor to reduce the number of complications and revision surgeries on joint implants and, consequently, reduce their related costs. To contribute with the improvement of the life span of polymeric components, the presented work proposed the development of a material composed with UHMWPE and ibuprofen to be used as the raw material in futures orthopedic implants. To compare the properties of developed material with the ones of commercially available implants and evaluate ibuprofen effect on polymer properties, samples of UHMWPE incorporated with the drug were characterized by their mechanical and physicochemical properties, as well as by their drug release profile and cytotoxicity. Techniques such as DSC, FTIR, density and optic microscopy were used to evaluate polymer properties such as fusion temperature, crystallinity and material composition. As an alternative to estimate mechanical properties such as modulus, yield strength and resistance to fatigue under flexion, mechanical tests were used. To evaluate the release profile of ibuprofen from the polymeric matrix, it was used UV/Vis spectrophotometry, in addition to cell viability to evaluate material cytotoxicity, since developed material is intended to be implanted in human body and be used as a drug release system. The data obtained from conducted tests were promising to intended material application, with behavior in accordance with specific reference.