Investigação do comportamento termo-mecânico de placa bioabosorvível crânio-facial em PLA-co-PGA 85:15

Abstract

O uso efetivo das placas de fixação óssea bioabsorvíveis depende de sua adaptação à geometria óssea do paciente. Dada a especificidade geométrica da anatomia no local de tratamento, a referida adaptação é realizada via a moldagem da placa e, portanto, o material polimérico vítreo deve ser aquecido acima de sua temperatura de transição vítrea e moldado até adaptar-se à geometria do osso hospedeiro. Este procedimento provoca alterações nas propriedades mecânicas do implante e efeitos de memória de forma. No presente trabalho foram fabricadas placas de fixação óssea via moldagem por injeção e foi caracterizada a influência dos tratamentos de adaptação termomecânica. As caracterizações incluíram análise por DSC, análises dimensionais e ensaios mecânicos de flexão e de tração. Quatro grupos de análise foram definidos para a investigação. O grupo controle foi composto por placas no estado inicial, ou seja, placas após fabricação pelo processo de injeção. O segundo grupo ?Banho Úmido? consistiu de placas que foram submetidas a temperatura de 90°C por 30 segundos via submersão em água destilada nesta temperatura. O terceiro grupo é chamado de Banho Seco onde as placas foram submetidas ao mesmo tratamento, porém envoltas por embalagem estanque, prevenindo seu contato com a água. O quarto grupo chama-se Banho Deformação, onde placas são aquecidas a úmido e conformadas dentro das condições do caso crítico de aplicação. Os efeitos da memória de forma apareceram ao aquecer o material acima da sua transição vítrea provocando contrações médias de 18% no comprimento e aumento médio de 19% na espessura. Foi identificado que o efeito de alteração dimensional é dependente da distância do ponto de injeção. Nas placas tratadas em Banho Seco notou-se um decréscimo de aproximadamente 50% na rigidez e 30% na resistência máxima, acompanhado por um comportamento dúctil, onde no grupo Banho Deformação se caracterizou um comportamento frágil, similar ao estado referência. A análise dos resultados possibilitou uma melhor compreensão do processo de conformação termomecânica de placas buco-maxilo em poli (ácido lático-co-ácido glicólico) (PLGA) 85:15 moldadas por injeção, verificando a eficácia do sistema e sugerindo alterações no molde utilizado.

Abstract: The effective use of bioabsorbable bone fixation plates depends on their adaptation to the bone geometry of the patient. Given the geometrical specificity of the anatomy at the treatment site, said adaptation is performed by the molding of the plate. Therefore the glassy polymeric material must be heated above its glass transition temperature and molded to conform to the geometry of the host?s bone. This procedure causes changes in the mechanical properties of the implant and shape memory effects. In the present work bone fixation plates were manufactured by injection molding and the influence of the thermomechanical adaptation treatments was characterized. The characterizations included DSC analysis, dimensional analysis and mechanical flexural and tensile tests. Four groups of analysis were defined for the investigation. The control group consisted of plates in the initial state, that is, plates after manufacturing by the injection process. The second group \"Wet Bath\" consisted of plates that were submitted to temperature of 90°C for 30 seconds by submersion in distilled water at this temperature. The third group is called Dry Bath where the plates were submitted to the same treatment, but wrapped by watertight packaging, preventing their contact with water. The fourth group is called Deformation Bath, where plates are wet heated and conformed within the conditions of the critical case of application. The shape memory effects appeared when heating the material above its glass transition causing average contractions of 18% in length and 19% average increase in thickness. It has been identified that the effect of dimensional change is dependent on the distance of the injection point. In the panels treated in Dry Bath a decrease of approximately 50% in stiffness and 30% in the maximum resistance was observed, accompanied by a ductile behavior, while in the Deformation Bath plates a fragile behaviour similar to the control group was observed. The analysis of the results allowed for a better understanding of the process of thermo-mechanical conformation of craniofacial plates injected in poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) 85:15 verifying the system?s effectiveness and suggesting alterations on the injection mould.