Dissertação

{en_GB=Poly(vinyl alcohol)-based hydrogels for joint prosthesis} {} EVALUATED

{pt=O melhor tratamento disponível actualmente para doença articular severa é a substituição total. Esta envolve o uso de ligas metálicas biocompatíveis que articulam contra outro metal, cerâmica ou revestimentos de polietileno. Estes materiais apresentam algumas limitações, nomeadamente a blindagem do tecido ósseo relativamente à aplicação de forças, que pode resultar em osteoporose, desgaste conducente a detritos imunogénicos e eventual luxação e fractura. O projecto biomecânico destes implantes assenta sobre interacções “hard-on-hard” e “hard-on-soft”. Este tipo de projecto dos actuais implantes não mimetiza as interacções “soft-on-soft” que ocorrem na cartilagem natural. Hidrogéis, nomeadamente os hidrogéis à base de polivinil alcóol (PVA), têm sido estudados e mencionados como uma alternativa possível para os materiais usados em próteses de anca e joelho devido à sua biocompatibilidade, capacidade de intumescimento e comportamento tribológico. Foram investigadas diferentes formulações de hidrogéis de PVA em termos das suas propriedades físicas (intumescimento, molhabilidade, comportamento termotrópico) e mecânicas (módulo de Young, tenacidade, tensão de ruptura e extensão nominal máxima) visando a sua possível aplicação em próteses de substituição total da anca ou joelho e os resultados foram comparados com a cartilagem natural e outros hidrogéis de PVA na literatura. O intumescimento e o comportamento termotrópico dos materiais foi semelhante ao encontrado na literatura. Mecanicamente, hidrogéis de maior peso molecular apresentam características comparáveis com as das cartilagens naturais. Contudo, todos os géis estudados apresentam uma maior resistência à compressão que tracção, ao contrário do comportamento típico da cartilagem, que é mais resistente à tracção. , en=The best treatment currently available for severe joint disease is total replacement. This involves the use of biocompatible metal alloys that articulate against other metals, ceramic or polyethylene coatings. These materials present some limitations, namely the shielding of the bone with regard to the application of forces, which can result in osteoporosis, wear leading to immunogenic debris and eventual dislocation and fracture. The biomechanical design of these implants relies on "hard-on-hard" and "hard-on-soft" interactions. This type of design does not mimic the soft-on-soft interactions that occur in natural cartilage. Hydrogels, namely polyvinyl alcohol-based hydrogels (PVA), have been studied and mentioned as a possible alternative for materials used in hip and knee prostheses because of their biocompatibility, swelling ability and tribological behavior. In this work, different formulations of PVA hydrogels were investigated in terms of their physical properties (swelling, wettability, thermotropic behavior) and mechanical properties (Young's modulus, toughness, ultimate tensile strength and maximum strain). Total replacement of the hip or knee and the results were compared with the natural cartilage and other PVA hydrogels in the literature. It was observed that the swelling and thermotropic behavior of the materials was very similar to those found in the literature. It has also been observed that, mechanically, higher molecular weight hydrogels have characteristics comparable to those of natural cartilages. However, all the gels studied have a higher compressive strength than traction, as opposed to the typical cartilage behavior, which is more resistant to compression.}
{pt=hidrogéis de PVA, cartilagem articular, propriedades mecânicas, propriedades termotrópicas, intumescimento, molhabilidade, en=PVA hydrogels, articular cartilage replacement, mechanical properties, thermotropic properties, swelling, wettability}

Junho 5, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Ana Paula Valagão Amadeu do Serro

Departamento de Engenharia Química (DEQ)

Prof Auxiliar Convidado

ORIENTADOR

Rogério Anacleto Cordeiro Colaço

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático