Caracterização física do carbono pirolítico utilizado na produção de próteses valvulares cardiácas mecânicas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Helio Chacham
Resumo
Este trabalho consiste no estudo das características mecânicas e microestruturais do Carbono Pirolítico utilizado para fabricação de próteses valvulares cardíacas. O Carbono Pirolítico é conhecido por apresentar características de baixa taxa de corrosão e oxidação, alta biocompatibilidade e inércia química. Para a realização da caracterização mecânica do Carbono Pirolítico foram realizados ensaios de tensão-deformação através da técnica de flexão a quatro pontos. Vários testes de ruptura foram realizados em amostras de carbono e a probabilidade e o fator de confiança deste material a fratura analisada estatisticamente pela técnica de Weibull. Com base nas análises dos resultados concluímos que a qualidade mecânica desejada para o emprego deste material em próteses valvulares cardíacas é uma conjunção de propriedades mecânicas tais como: elevado módulo de Weibull, e altos valores da tensão de ruptura e tenacidade. Técnicas de difração de Raios X e espectrometria Raman revelaram o tamanho dos cristalitos caracterizando carbono nano-estruturado com tamanhos 20 a 50 nm. Microscopia eletrônica de retro-espalhamento revelou diferenças morfológicas na superfície de fratura do Carbono Pirolítico mas os resultados obtidos não mostram relações com as propriedades mecânicas devido à baixa amostragem na caracterização. Neste trabalho desenvolvemos também modificações superficiais em vários materiais visando a redução à interação sangue-substrato. Testes de hemocompatibilidade e tromboresistência tanto no carbono pirolítico quanto em uma classe bem variada de materiais foram estudados .Testes de agregação plaquetária e implante in vivo foram realizados com resultados significativos na redução da formação de trombos sobre tais superfícies.
Abstract
In this work we study the mechanical end microestrutural proprieties of pyrolytic carbon (PyC) used in the fabrication of heart valves. This material has low corrosion and oxidation rates, high biocompatibility and chemical inertia. The mechanical strength was characterized by four points bending tests. Statistical analyses were performed using the Weibull theory to establish quality criteria for this biomaterial. High quality PyC is a result of a conjunction of several mechanical proprieties such as: high Weibull modulus, fracture stress and toughness. X-Ray Diffraction and Raman Spectroscopy show a nanostructured material with crystallite size around 20 to 50 nm. Scanning Electron Microscopy reveals differences in morphologies of fractured surface without relationship with mechanical proprieties. In this work, we also develop new process of surface modification to improve hemocompatibility by reducing the interaction between blood- substrate. Platelet aggregation and in-vivo tests was done with great improvements of the hemocompatibility of these modified surfaces.
Assunto
Raman, Espectroscopia de, Microscopia eletrônica, Raio X Difração, Carbono, Física
Palavras-chave
Carbono pirolítico