O Desenvolvimento de Materiais Compósitos Leves na Indústria Médica

Materiais leves na indústria médica

Os especialistas estimam que o mercado de dispositivos médicos atingirá US $ 409,5 bilhões em 2023. Os materiais leves com compósitos revolucionaram o mercado. Mais avanços levam a aplicações mais práticas para a medicina.

Vamos dar uma olhada em como surgiram os materiais compostos. À medida que exploramos a história dos materiais compostos, podemos especular aonde eles nos levarão no futuro.

Desenvolvimento de materiais compostos

Quando fundimos dois ou mais materiais diferentes, o resultado é um composto.
Vamos dar uma olhada em como a tecnologia humana avançou os recursos dos compostos.

Primeiros compostos

A criação de compostos remonta a 1500 AC. É quando os antigos egípcios faziam uma mistura de lama e palha para criar tijolos fortes e duráveis. Eles continuaram desenvolvendo essa mistura, usando-a como reforço na cerâmica e na fabricação de barcos.

De maneira semelhante, os mongóis inventaram os primeiros arcos compostos por volta de 1200 CE. Eles usaram uma combinação de osso, madeira e cola animal para criar arcos poderosos e precisos. Esses arcos ajudaram o exército de Genghis Khan a afirmar seu domínio militar.

Nascimento dos plásticos

Muito da tecnologia de compósitos permaneceu rudimentar, até o surgimento dos plásticos compósitos.

Os cientistas começaram a desenvolver resinas complexas que melhoraram significativamente as capacidades de ligação. Antes, apenas resinas naturais encontradas em plantas e animais eram usadas como agentes de ligação. No início dos anos 1900, os cientistas criaram plásticos como:

• vinil
• Poliestireno
• fenólico
• Poliéster

Esses novos compostos sintéticos superaram bastante as resinas únicas de origem natural. Embora os plásticos funcionem bem como adesivos de fixação, eles oferecem pouco suporte estrutural. Eles ainda precisavam de suporte extra para dar força e estrutura. Isso reduziu a viabilidade do plástico como um material leve.

Em 1935, o cientista Owens Corning encontrou a solução com sua invenção da fibra de vidro. A combinação da fibra de vidro com o plástico revolucionou o mercado de materiais compostos leves. Não só era super forte e apoiador como se fosse seu, mas também era super leve.

Esse avanço trouxe o surgimento da indústria de polímeros reforçados com fibra (FRP).

Avanços militares

Por mais sombria que seja a guerra, as estratégias de tempo de guerra fizeram avanços significativos na tecnologia.

A Segunda Guerra Mundial trouxe uma demanda por avanços em materiais compostos. Enquanto muitos sofreram, a indústria de FRP floresceu.

Aeronaves militares, especialmente, trouxeram a necessidade de materiais compostos melhores e mais novos. Essas estruturas que transportavam armas explosivas precisavam permanecer no ar enquanto estavam sob o fogo inimigo. Mais tarde, esses avanços abriram caminho para o projeto e a construção de naves espaciais.

Mais tarde, os engenheiros descobririam os benefícios secundários dos compostos. Por exemplo, os engenheiros aprenderam que a fibra de vidro era transparente para as frequências de rádio. Eles então adaptaram esses materiais para o equipamento eletrônico de radar.

Expansão de mercado

O fim da guerra não trouxe o fim da indústria de FRP.
Embora a demanda por aplicações militares fosse baixa, o ímpeto dos inovadores de compósitos permaneceu. O transporte se tornou o foco principal da indústria. Por exemplo, o primeiro casco de barco comercial feito de compósitos lançado em 1946.

Um inovador se destacou dos demais:Brandt Goldsworthy, “avô dos compósitos”. Goldsworthy impulsionou a indústria com novos métodos de fabricação e produtos. Por exemplo, ele revolucionou o esporte do surf com a prancha de fibra de vidro.

Goldsworthy’s recebeu muitos elogios por um processo de fabricação que desenvolveu, conhecido como pultrusão. É um método que reforça os produtos com fibra de vidro para serem fortes e duráveis. Hoje, os produtos ainda são criados usando este método, como:

• trilhos de escada
• Cabos de ferramentas
• tubos
• Eixos de seta
• Armadura
• Pisos de trens
• Dispositivos médicos

Compósitos modernos

A década de 1970 trouxe outra mudança na indústria de compósitos.

Os métodos de fabricação de resinas plásticas amadurecem com o aprimoramento das fibras de reforço. É agora que uma fibra de aramida conhecida como Kevlar foi criada, perfeita para coletes à prova de balas. Kevlar possui alta resistência à tração e alta densidade, mas permanece leve. Da mesma forma, o desenvolvimento da fibra de carbono começou, substituindo componentes de aço em minhas estruturas.

A indústria de compósitos ainda está se desenvolvendo. O foco está na melhoria dos métodos de energia renovável e na atualização de dispositivos médicos.

Usos médicos para materiais compostos leves

Existem milhões de produtos compostos usados ​​para diagnosticar e tratar lesões. O mercado de dispositivos médicos varia de comadres básicos a membros protéticos complexos.

Vejamos algumas aplicações em desenvolvimento de materiais compostos na área médica. Embora muitos aplicativos já estejam disponíveis no mercado, os seguintes ainda estão em fase de pesquisa. Esperamos que estejam disponíveis em breve!

Nanotubos de carbono

Os pesquisadores estão usando compósitos de polímero de nanotubo de carbono (CNT) para incubar células T citotóxicas. Estes são os glóbulos brancos que atacam e matam as células cancerosas.

Esta nova técnica está sendo testada para uso em imunoterapia adotiva. Neste tratamento, as células são removidas do paciente, reforçadas com CNTs no laboratório e, em seguida, injetadas de volta no paciente. Isso melhora a capacidade do paciente de lutar contra infecções e câncer.

Placas compostas para traumas

Por décadas, a cirurgia de fratura óssea confiou no metal para reparar fraturas expostas e quebras graves.

Placas compostas têm resistência estrutural comparada ao metal, mas apresentam maior flexibilidade. Eles também têm radioluscência, o que significa que são quase transparentes nas radiografias. As placas também são mais seguras por apresentarem baixa adesão ao tecido e serem biologicamente inertes.

Cartilagem composta

A engenharia de tecidos está ganhando destaque como método para substituir o tecido danificado. É a prática de combinar células com compostos projetados e moléculas biologicamente ativas. Isso cria um tecido funcional.

Alguns tecidos de engenharia chegaram ao mercado comercial, como aqueles para tratamento de feridas. Muitos outros, como a cartilagem composta, permanecem em estágios intensos de pesquisa.

Concluindo Compósitos

Como você leu, os materiais compostos leves revolucionaram muitos mercados, incluindo a medicina.

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Resumindo, diga-nos como a SMI pode ajudá-lo com materiais compostos médicos.