Biomateriais e CVD

Modificações na superfície, proporcionadas pela técnica CVD, são de suma importância no desenvolvimento e aperfeiçoamento dos materiais. Em Engenharia Tecidual, esta ferramenta (CVD), vem ganhando destaque na síntese e obtenção de polímeros para aplicações médicas. Inúmeras motivações, visando alcançar as propriedades desejadas dos biomateriais, podem ser citadas, tais como: imobilização de biomoléculas na superfície; adesão e crescimento celular; interações entre o material e o sangue, incluindo a trombogenicidade; lubrificação; propriedades elétricas (ou isolante ou condutora); resistência ao desgaste e resistência à corrosão, entre outros. Portanto, a técnica CVD facilita a incorporação de grupos funcionais, como COOH, aminas (NH2), epóxi (C2H3O) e hidroxilas

(OH). Ácidos carboxílicos e aminas são onipresentes em aminoácidos e, especialmente, relevantes para aplicações biomédicas [Alf et al., 2010].

A retenção de grupos funcionais orgânicos nas camadas dos polímeros CVD, fornece sítios químicos específicos para a fixação da superfície de moléculas bioativas e nanopartículas inorgânicas. Isto permite um controle sistemático sobre as propriedades da superfície, como molhabilidade, lubrificação e aderência. Acrescenta-se ainda que, alguns grupos funcionais conferem a capacidade de criar superfícies responsivas [Alf et al., 2010].

A camada da superfície deve ser a mais fina possível, sem degradadar ou erodir pelo ambiente biológico [Ratner, 2004]. Para atender esta necessidade, recobrimentos por deposição química a vapor (CVD), de materiais poliméricos, bem aderidos e ultra-finos, podem ser aplicados a praticamente qualquer substrato à temperatura ambiente, visando aplicações no campo da Engenharia Tecidual [Kumar, 2006]. Esta técnica, (CVD), tem sido usada com sucesso para sintetizar diferentes homopolímeros, copolímeros aleatórios e alternados, além de produzir superfícies ultra-hidrofóbicas, hidrofílicas, quimicamente resistentes e hidrogéis [O’Shaughnessy et al, 2007; Tenhaeff et al, 2007; Mao & Gleason, 2004]. Em bioimplantes, a pureza dos filmes poliméricos é de fundamental importância para a obtenção das características desejáveis, tal como condutividade elétrica e resistência à fratura. Aditivos normalmente exigidos para a realização de filmes uniformes e as impurezas contidas na solução polimérica podem ser responsáveis por falhas em testes de biocompatibilidade. Além disso, certos monômeros podem ser mais facilmente polimerizados através de métodos CVD.

Recobrimentos altamente hidrofílicos, por exemplo, hidrogéis poliméricos possuem grande vantagem em ser sintetizado pela técnica CVD. Implantes biomédicos, normalmente, devem possuir características semelhantes ao tecido natural que será substituído, o que reduz o índice de rejeições e, consequentemente, maior biocompatibilidade. Hidrogéis são polímeros tridimensionais, reticulados, que possuem a capacidade de inchar sem se dissolver. Em alguns casos, exige-se, dos mesmos, maior grau de reticulação, a fim de melhorar suas propriedades mecânicas e difusionais (transporte de nutrientes). Em processos convencionais de polimerização em solução, como camada-camada, pulverização, etc, a formação de ligações cruzadas, exige, frequentemente, etapas adicionais [Tenhaeff & Gleason, 2009]. Tal requerimento, contudo, pode ser controlado durante o processamento destes polímeros utilizando a técnica CVD. Tenhaeff & Gleason (2009) sintetizaram hidrogéis de poli [maléico anidrido-co-dimetil acrilamida-co-di (etilenoglicol) divinil éter] (poliMaDmDe) utilizando a técnica iCVD. O estudo demonstrou uma melhora na taxa de inchamento dos filmes depositados [Asatekin et al., 2010].

Baxamusa et al., (2008) reportaram a síntese de filmes finos de hidrogéis de poli (2-hidróxietil metacrilato) (PHEMA) utilizando a técnica foto CVD (piCVD). Segundo autores, os hidrogéis mostraram-se promissores como recobrimentos na proteção de sensores para aplicações biológicas. A técnica de iCVD de PHEMA, por outro lado, tem fornecido superfícies não citotóxicas para o crescimento de células humanas, o que leva a evidências de um processo “limpo”, sem arraste de monômeros ou iniciadores não reagidos durante a deposição dos filmes [Asatekin et al., 2010; Bose & Lau, 2009].

2.4.8 Conclusão

Em busca da integração entre células, fatores bioquímicos e materiais, visando substituir tecidos doentes ou danificados ou servir como suporte ao crescimento de células e liberação de drogas, a associação entre a Engenharia Tecidual e a técnica CVD demonstram resultados satisfatórios. O método de deposição química a vapor aumenta a capacidade de modificação da superfície de materiais poliméricos em relação às técnicas tradicionais. Hidrogéis de PHEMA, por exemplo, têm tido grande sucesso na modificação de suas propriedades para fins biomédicos.

Embora o custo do processo CVD possa ser relativamente alto, dependendo de outras etapas da produção, as características finais obtidas pelos biomateriais fornecem compensação econômica. Polímeros são sintetizados com espessura controlada,

funcionalidade química e conformalidade. Além disso, CVD tem vantagens quanto a impactos na segurança e ambientais, vista a ausência de solventes ou voláteis.

Entender o mecanismo da reação, a cinética e a termodinâmica do sistema, contudo, é de fundamental importância, uma vez que fornece subsídios para o controle do sistema. Isto torna possível obter materiais com propriedades controláveis e ajustáveis. No futuro próximo, acredita-se que polímeros CVD encontrarão novos caminhos para aplicação em Engenharia Tecidual.

Agradecimentos

UNICAMP, INCT-BIOFABRIS e FAPESP pelo suporte à pesquisa e apoio financeiro.

Referências

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