DESAFIO DO CLIENTE
Os cimentos ósseos desempenham um papel crucial no aumento vertebral. Durante este procedimento cirúrgico minimamente invasivo, os cirurgiões injetam um agente adesivo nos locais de fratura da coluna vertebral como meio de aliviar a dor, melhorar a estabilidade espinhal e, em alguns casos, restaurar a altura. Com o aumento das fraturas relacionadas à osteoporose de uma população idosa cada vez maior, a demanda global por cimentos ósseos nunca foi tão grande.
O polimetilmetacrilato (PMMA) é atualmente o composto preferido para a fabricação de cimentos ósseos de aumento vertebral. Um polímero que é bioinerte em forma sólida, o PMMA é injetado como um pó com um fluido monômero durante a cirurgia de aumento vertebral. Quando curada, esta mistura se torna um sólido com alta resistência mecânica.
Nos últimos anos, surgiram preocupações quanto ao desempenho dos cimentos ósseos baseados em PMMA para aumento vertebral. Os cimentos PMMA são muito rígidos - talvez demasiado rígidos - e têm sido ligados a fraturas vertebrais adjacentes em alguns pacientes. Além disso, alguns dos componentes fluidos utilizados para a cura são tóxicos, e o processo de cura produz temperaturas elevadas, o que pode danificar o tecido circundante. O fosfato de cálcio (CaP) tem sido explorado como material alternativo, devido a sua não toxicidade e reabsorção natural no corpo. O CaP é um material frágil, porém, e pode quebrar quando exposto às forças de flexão e cisalhamento naturalmente exercidas sobre a coluna vertebral.
Nenhuma das formulações é satisfatória para a equipe de Ciência de Materiais Aplicados da Universidade de Uppsala, em Uppsala, Suécia, parte do Departamento de Ciências de Engenharia da universidade. A equipe de 20 pessoas gerencia uma variedade de estudos de biomateriais e está atualmente concentrando alguns de seus esforços em pesquisas relacionadas aos cimentos ósseos.
"Nosso objetivo final de pesquisa é identificar novos tipos de cimento que oferecem a resistência do PMMA e a não toxicidade do fosfato de cálcio, mas sem as deficiências de nenhum dos dois", disse a Dra. Cecilia Persson, Gerente de Projeto e Supervisora Estudantil da equipe de Ciência de Materiais Aplicados da Universidade de Uppsala. "Os movimentos vertebrais são difíceis de replicar no laboratório de testes, e nosso principal desafio envolve realismo. Atualmente estamos avaliando cimentos principalmente sob compressão quase-estática, mas também queremos caracterizar como uma formulação se comportará a longo prazo."
SOLUÇÃO DA MTS
Para apoiar seus esforços de pesquisa em cimento ósseo, a Universidade Uppsala fez uma parceria com a MTS Systems Corporation para integrar um sistema de teste de mesa servo-hidráulico axial MTS Bionix® Modelo 858 ao laboratório de teste Applied Materials Science.
"Eu usei equipamento de teste MTS no início de minha carreira e achei que era preciso e confiável, por isso o considerei uma opção válida para a Universidade de Uppsala", disse Persson. "Sabíamos que muitos milhões de ciclos seriam necessários para avaliar minuciosamente qualquer formulação viável, portanto, testar a confiabilidade e a repetibilidade do sistema foram fundamentais em nossa decisão de nos unirmos com a MTS. Estamos satisfeitos tanto com a confiabilidade de nosso sistema de testes quanto com o nível de suporte técnico que recebemos da MTS."
O sistema MTS Bionix realiza testes axiais estáticos e dinâmicos com cargas de até 25kN. A solução também inclui os controladores MTS FlexTest® , uma unidade de potência hidráulica MTS SilentFlo™ e o software MTS MultiPurpose TestWare® .
Combinada com um sistema de simulação ambiental MTS Bionix EnviroBath, a solução MTS Bionix permite que a equipe da Applied Materials Science aplique cargas simultaneamente a um cimento ósseo em um banho salino mantido à temperatura constante do corpo humano. O resultado final é uma simulação precisa das forças e condições pelas quais qualquer cimento deve ser submetido em um paciente, muito tempo após a cirurgia de aumento vertebral estar completa.
"O sistema MTS permite a avaliação das propriedades do cimento ao longo do tempo, simulando as cargas a que uma pessoa é submetida durante um período de vários anos", afirma Persson. "O sistema MTS também permitirá testes mais elaborados no futuro, uma vez que é muito flexível"
BENEFÍCIOS PARA O CLIENTE
Segundo Persson, a solução de teste da MTS Bionix permite que sua equipe passe mais tempo se concentrando em novas formulações e menos tempo se preocupando com o desempenho do sistema de teste ou com a validade dos dados de teste.
"Estamos confiantes de que estamos obtendo uma visão exata de como um cimento ósseo realmente se comportará em uma pessoa real que vive uma vida ativa", avalia. "Nossa configuração de teste também é bastante flexível, de modo que temos liberdade para obter criatividade e explorar possibilidades em múltiplas direções. Fizemos progressos consideráveis nos últimos meses, e o hardware, software e suporte MTS desempenharam um papel significativo em nossas realizações"
Persson admite que, embora sua equipe ainda tenha muito trabalho pela frente para encontrar o próximo cimento ósseo de aumento vertebral, ela se sente bem posicionada para finalmente alcançar este objetivo.
"Há muito terreno a ser coberto de uma perspectiva de pesquisa", disse Persson. "Mas estamos nos aproximando de uma solução viável a cada dia, e sinto que temos os recursos, a tecnologia e a experiência necessárias para chegarmos lá da maneira mais rápida e eficiente possível"
