Devido à incorporação de nitreto de boro bidimensional, conhecido como grafeno branco MADRID 26 fev. (EUROPA PRESS) -
Um grupo de pesquisadores desenvolveu um novo tipo de cerâmica médica, normalmente utilizada em implantes dentários e próteses de quadril e joelho, que é mais resistente à deterioração causada pela umidade e pela temperatura corporal, fatores que reduzem a vida útil das próteses ortopédicas.
O estudo foi liderado pelo Instituto de Ciência dos Materiais de Sevilha (ICMS), centro misto do Conselho Superior de Investigação Científica (CSIC) e da Universidade de Sevilha (US), em conjunto com o Instituto Nacional de Ciências Aplicadas de Lyon (Universidade Claude Bernard Lyon, França). Os resultados, publicados na revista “Open Ceramics”, demonstram que a incorporação de nanolâminas de grafeno branco (nitreto de boro bidimensional) em cerâmicas avançadas de zircônia aumenta em 18% sua resistência a microfissuras e reduz sua degradação para menos de 10% em meios aquosos, o que abre as portas para implantes dentários e próteses de quadril e joelho mais duráveis.
As cerâmicas avançadas de zircônia são um material biocompatível e de grande dureza, utilizado principalmente em implantes dentários e coroas. No entanto, esse material é afetado pelo envelhecimento hidrotérmico — produzido pela combinação de umidade e temperatura —, que favorece o aparecimento de rugosidades e microfissuras, o que reduz a resistência e a durabilidade da peça.
Neste trabalho, a equipe demonstra que a incorporação de nanolâminas de nitreto de boro bidimensional, conhecido como grafeno branco, nas cerâmicas de zircônia resulta em um material mais resistente. O nitreto atua como uma barreira contra a umidade, bloqueando a penetração da água no interior da cerâmica, retardando assim a degradação. Além disso, o material resultante cumpre amplamente a norma ISO13356, que regula os implantes cirúrgicos de zircônia. “Nos últimos anos, estão sendo realizadas pesquisas sobre compósitos e misturas que melhoram o desempenho dessas cerâmicas contra a umidade. Nosso trabalho, embora ainda sem aplicação comercial direta, é mais um passo nessa direção”, explicou a pesquisadora do CSIC no ICMS e autora do estudo, Rosalía Poyato.
MAIOR RESISTÊNCIA Para simular o desgaste causado por décadas de permanência no corpo humano, as amostras foram submetidas a testes de envelhecimento acelerado em autoclave, um instrumento que submete o material a vapor de água saturado a alta pressão e a uma temperatura constante de 134 °C.
O estudo demonstra que, ao adicionar grafeno branco, a cerâmica de zircônia melhora significativamente sua resistência ao envelhecimento, pois após cinco horas na autoclave (o que equivale a quase 20 anos dentro da boca), sua degradação é inferior a 10%, muito abaixo do exigido pela norma ISO13356.
Isso se deve às propriedades impermeabilizantes do grafeno branco, cujo nome se deve à sua semelhança em estrutura com o grafeno, embora com cor branca e propriedades isolantes. Ao adicionar este material na forma de nanolâminas, ele se distribui de maneira homogênea entre os grãos que compõem a cerâmica, atuando como uma barreira que bloqueia a penetração de moléculas de água e oxigênio no interior.
Além disso, a equipe constatou que a adição de nitreto de boro bidimensional aumenta em 18% a resistência do material ao aparecimento de rachaduras em ambientes úmidos. Para isso, eles compararam a resistência que as cerâmicas opunham à propagação de rachaduras em amostras ao ar livre (com umidade entre 40% e 60%) com outras imersas em azeite de oliva (um ambiente completamente seco e sem umidade).
INOVAÇÃO BIOMÉDICA Para obter as nanofolhas de grafeno branco, os pesquisadores utilizaram um método conhecido como esfoliação por cisalhamento. Esse processo consiste em aplicar forças mecânicas para separar as camadas microscópicas do pó de nitreto de boro até transformá-las em folhas nanométricas, com apenas alguns átomos de espessura.
Segundo destaca o CSIC, a inovação deste trabalho reside no fato de que este processo foi realizado utilizando um liquidificador doméstico, uma abordagem “simples, sustentável e de baixo custo” que reduz ao mínimo o uso de produtos químicos e facilita a produção do material em grande escala.
Os autores afirmam que o trabalho é mais um passo na linha de pesquisa da equipe, especializada no desenvolvimento de cerâmicas com materiais bidimensionais e na compreensão profunda de seu funcionamento, fundamental para poder desenvolver soluções eficazes que melhorem as propriedades mecânicas e funcionais dos materiais cerâmicos, contribuindo assim para a inovação biomédica.
A pesquisa conta com o financiamento do IV Plano Próprio da Universidade de Sevilha, da Sociedade Europeia de Cerâmica, do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), do Ministério da Ciência, Inovação e Universidades e da Agência Estatal de Pesquisa.
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