PEEK vs Implantes de Metal: Benefícios e Desafios

Materiais metálicos tradicionais para implantes de tecidos duros

Os materiais metálicos tradicionais para implantes de tecidos duros, como o aço inoxidável, o titânio e suas ligas, são amplamente utilizados no campo da reparação e substituição de tecidos duros devido às suas excelentes propriedades, incluindo alta resistência mecânica, boa biocompatibilidade e resistência à fadiga. No entanto, o módulo elástico desses materiais metálicos tradicionais é muito superior ao do tecido ósseo, dificultando a formação de um gradiente de resistência razoável. Quando os pacientes são submetidos a forças externas específicas, os órgãos normais circundantes podem ser danificados, levando à falha do implante, o que é conhecido como o efeito de "blindagem de estresse" (stress shielding).

Além disso, os implantes metálicos podem liberar íons metálicos nocivos, causando dissolução óssea ou formação de alérgenos. Adicionalmente, os implantes metálicos são incompatíveis com tecnologias de imagem comumente usadas, como ressonância magnética (RM) e tomografia computadorizada (TC), o que dificulta o monitoramento do crescimento e da cura óssea. A estrutura química do plástico de engenharia termoplástico PEEK lhe confere excelentes propriedades mecânicas, boa biocompatibilidade, resistência química, facilidade de processamento e a capacidade de ser repetidamente esterilizado. Desde a década de 1980, o PEEK tem atraído crescente atenção de cientistas de materiais e pesquisadores ortopédicos, mostrando potencial como substituto de materiais metálicos no campo da reparação e substituição de tecidos duros.

Vantagens do PEEK sobre os Implantes Metálicos

Comparado aos implantes metálicos, o PEEK possui duas vantagens significativas:

Módulo elástico: O módulo elástico do PEEK é próximo ao do osso cortical, especialmente o PEEK reforçado com fibra de carbono, que se aproxima ainda mais do módulo elástico do osso cortical. Essa proximidade ou correspondência no módulo elástico reduz ou elimina, em certa medida, o efeito de blindagem de estresse, promovendo a integração óssea entre o implante e o tecido ósseo e garantindo a estabilidade a longo prazo do implante de PEEK.

Compatibilidade com imagens: O PEEK é radiolúcido e não cria artefatos durante exames de raios X, TC ou RM, facilitando o monitoramento do processo de crescimento e cicatrização óssea. Além disso, o PEEK possui boa biocompatibilidade, resistência ao desgaste, resistência à fadiga, resistência à corrosão e é mais leve em comparação com os materiais metálicos. Essas vantagens fazem com que o PEEK seja amplamente utilizado em aplicações de trauma, coluna vertebral e articulações.

Em comparação com o aço inoxidável, as ligas de titânio e os implantes de polietileno de ultra alto peso molecular, o PEEK e seus compostos apresentam boa resistência ao desgaste, prevenindo eficazmente a inflamação e a dissolução óssea causadas por partículas de desgaste ao redor do implante. Portanto, o polieter-eter-cetona (PEEK) é considerado um dos materiais candidatos a substituir os implantes tradicionais em aplicações ortopédicas.

Desvantagens do PEEK em Implantes Ortopédicos

O PEEK possui uma energia superficial relativamente baixa devido à sua superfície hidrofóbica, o que limita a adesão celular. Essa bioinércia resulta em uma integração óssea deficiente entre os implantes de PEEK e o tecido ósseo do hospedeiro, levando a complicações como deslocamento do implante, afundamento da gaiola ou pseudoartrose, que têm causado resultados insatisfatórios tanto em estudos in vitro quanto clínicos.

Uma superfície ideal de PEEK deve suportar a adesão celular, a proliferação, a diferenciação de osteoblastos e promover a mineralização da superfície do implante de PEEK para alcançar uma fusão óssea substancial.

Para criar uma superfície ideal de PEEK, os pesquisadores desenvolveram uma série de compósitos de PEEK através de métodos como preenchimento com cerâmica bioativa, reforço com fibras e modificação da porosidade do PEEK. O objetivo final é criar um material de implante que mantenha a função de vascularização e transporte de nutrientes, ao mesmo tempo em que oferece resistência mecânica e resistência ao desgaste suficientes. No entanto, equilibrar todos esses fatores continua sendo um desafio na pesquisa atual.