Dispositivos de ensaio para biomateriais naturais e artificiais
Para o desenvolvimento de implantes é necessária a determinação dos valores característicos em biomateriais naturais.
Ensaio de carga em fêmur humano Ensaio de flexão em ossos de ovino Ensaio de fadiga em vasos sanguineos Vários suportes de amostras Avaliação
Teste de carga em fêmur humano com medidores de tensão (DMS) afixados
O ensaio serve para estabelecer até que grau uma endoprótese implantada enrijece o osso, causando um efeito de proteção contra estresse. Para tal, um fêmur humano é posicionado em uma máquina ZwickRoell AllroundLine 20 kN. O rolamento horizontal com uma almofada de bolas visa excluir quaisquer forças transversais. A cabeça do fêmur recebe, então, uma carga axial. Na superfície do osso foram colados DMS (medidores de tensão), que possibilitam a comparação entre a tensão na superfície femoral, antes e depois da implantação da prótese.
Teste de flexão em ossos de ovelha
Para determinar a rigidez à flexão após um reparo de fratura foi desenvolvido um ensaio de flexão de 3 pontos em ossos de ovelhas. Para tal, o osso que foi reparado depois de uma fratura é fixado ou preenchido a um suporte em sua extremidade. A carga é aplicada com auxílio da máquina de ensaios de bancada 0,5 kN zwickiLine. A garra é construída de tal forma que seja possível realizar a rotação do osso a um grau definido de ângulo. Desta forma pode-se verificar a rigidez de flexão por toda a extensão óssea. Os valores característicos obtidos são usados em uma simulação FEM para comportamento de reparo de fraturas ósseas.
Visualização de diversos suportes de amostra para biomateriais naturais
Avaliação de características mecânicas (resistência à compressão e/ou à fluência) de “Scaffolds” no “Tissue Engineering”
As pesquisas em biomateriais exigem que o ambiente de testes corresponda às condições reais tanto quanto possível. Por isto, nesta área, dá-se preferência a testes realizados em recipientes para estes meios ou nas chamadas incubadoras completas. Neste tipo de aplicação, por exemplo, células da medula óssea podem ser aplicadas a um material de apoio e cultivadas em uma solução nutritiva sob estimulação cíclica e mecânica.
Neste caso, são necessárias temperatura ambiente de 37°C, umidade de 100% e tensão cíclica (máquina para ensaios de materiais ZwickRoell com atuador de ensaio eletromecânico) sob algumas forças parcialmente muito baixas. A força é aplicada à amostra por um pistão que está integrado na parte superior da incubadora. As amostras embebidas com a solução nutritiva são lavadas com CO2 ou N2 (5- 8%), para ajustar o valor do PH. As deformações ficam entre 30 e 100 μm.
Para este ensaio de materiais substitutos de osso são estimulados in-vitro Scaffolds com células ósseas por meio de carga cíclica com deformações superiores a 1 µm. Estes substratos substitutos de osso são utilizados em implantes para estimular a reparação de fraturas ou o crescimento das células de tecido e das células ósseas. Dessa forma é dispensada a retirada de material ósseo do próprio corpo em outras partes do esqueleto do paciente.
