Fabricação de órteses endovasculares pelo processo de micromoldagem de pós metálicos por injeção (μMIM)

Abstract

Microcomponentes metálicos vêm sendo cada vez mais utilizados na área médica e o processo de micromoldagem de pós por injeção (μMPI) é uma das tecnologias utilizadas na obtenção destes componentes com dimensões submilimétricas. Nesta pesquisa foi fabricado um protótipo de órtese endovascular a partir do processo de micromoldagem de pós metálicos por injeção (μMIM). O processo de μMIM reduz o número de processos industriais utilizados atualmente para a obtenção de stents, possibilitando a redução de custos, tempo de fabricação e podendo utilizar diversos materiais biocompatíveis para sua produção. Produtos fabricados por μMIM possuem porosidade, logo, em stents fabricados com materiais bioabsorvíveis essa característica facilitaria a adesão de fármacos e proporcionaria maior taxa de bioabsorção. No desenvolvimento desta pesquisa, foram realizadas simulações computacionais de injeção, aplicando as características reológicas de uma carga injetável de ferro puro e borracha natural, projetado um modelo 3D de uma geometria de stent, projetado e fabricado o ferramental necessário para a injeção de um protótipo. Inicialmente, corpos de prova obtidos pelo processo de metalurgia do pó convencional (M/P) com dois tipos de pós de ferro (99,95% e 99,5% P.A.) foram analisados in vitro, para verificar a biocompatibilidade após a etapa de sinterização. O material que apresentou maior viabilidade nos ensaios biológicos foi utilizado na confecção da carga injetável. Amostras obtidas pelo processo de moldagem de pós metálicos por injeção (MIM) foram encaminhadas para análise de biocompatibilidade in vitro para verificar se o processo não inviabilizaria a biocompatibilidade do material. Amostras obtidas pelo processo de moldagem de pós metálicos por injeção (MIM) foram encaminhadas para análise de biocompatibilidade in vitro para verificar se o processo não inviabilizaria a biocompatibilidade do material. As amostras obtidas por ambos os processos e com os dois tipos de pós de ferro apresentaram biocompatibilidade nos testes in vitro com células ADSCs e HUVECs, sendo encaminhadas para testes in vivo através da implantação subcutânea em ratos Wistar. O teste in vivo foi realizado por 6 meses, quando os implantes foram retirados para análise de corrosão e os animais encaminhados para realização de análises séricas, hematológica, histológica do tecido subcutâneo e dos órgãos. Além de testes in vitro e in vivo, as amostras obtidas pelos processos de M/P e MIM foram submetidas a ensaios físicos e mecânicos para medir densidade, verificar a microestrutura, porosidade e microdureza. Os resultados obtidos foram comparados com pesquisas recentes, encorajando a continuação da pesquisa para a fabricação em escala industrial, futura comercialização e aplicação real deste stent.

Metallic micro components are more being used in the medical field and the micro-powder injection moulding process (μ-PIM) is one of the technologies allows the manufacturing these components with submillimetric dimensions. In this research, it has been manufactured a prototype of the endovascular orthosis by micro-metal injection moulding process (μ-MIM). The μ-MIM process could reduce the number of industrial processes currently used for manufacturing of stents allowing the costs and time reduction, can be production with several biocompatible raw materials. Products manufactured by μ-MIM have porosity, so in stents made of bioabsorbable materials this characteristic would facilitate the adhesion of drugs and would provide greater degradability. For the development of this study, computational injection simulations were performed based on rheological characteristics of the pure iron and natural rubber feedstock, 3D model of a stent was projected and die prototype was designed and manufactured. At first, test samples were produced by the conventional powder metallurgy process (P/M) with pure iron powders (99.95% and 99.5%) to verify the in vitro biocompatibility of the iron powders after sintering. The iron powder that shown greater viability in biological tests was used to perform the feedstock. The samples obtained by the metal powder injection molding (MIM) were analyzed by in vitro tests which demonstrated the biocompatibility of the material obtained by the process. The samples obtained by both processes with 99.95 % and 99.5 % iron powders have shown in vitro biocompatibility tests with ADSCs and HUVECs cells and were submitted for in vivo tests using subcutaneously implanted of Wistar rats that were followed up to 6 months; the implants were removed for analysis of corrosion, in the serum, hematological, histology of subcutaneous tissue and animal organs. In addition to biological tests in vitro and in vivo, the samples obtained by P/M and MIM processes were submitted to tests of density, porosity, metallography and microhardness. The results were compared with technical literature encouraging to continuous research for industrial production and future commercialization and real application of this stent.