Bioactive 3D printed interference screws for orthopedic implant fixation

Resumo

A lesão músculo-esquelética (MSI) corresponde à disrupção de músculos, tendões ou ligamentos. O joelho é uma das zonas mais afetadas, sendo o menisco e os ligamentos muito suscetíveis a estas lesões devido ao seu papel na estabilização da articulação do joelho. Existem diversos tratamentos disponíveis para estas lesões, desde abordagens mais conservadoras a intervenções cirúrgicas, como reconstrução de ligamentos e meniscectomia, reparação ou reconstrução do menisco. Um dos principais desafios destas cirurgias é a fixação adequada do tecido, sendo realizada por suturas, agrafos ou parafusos de interferência. Apesar de existir uma variedade de parafusos de interferência atualmente no mercado, incluindo modelos metálicos e biodegradáveis, ainda existem limitações quanto à sua fixação rápida e eficácia a longo prazo. A presente tese teve como objetivo dar resposta a estas limitações através do desenvolvimento de um parafuso de interferência bioativo, combinando as tecnologias de impressão tridimensional (3D) e de dióxido de carbono supercrítico (scCO2), como agente porogénico e de impregnação. Neste estudo, foi utilizado o ácido poliláctico (PLA) como material base para impressão, tendo sido explorado o impacto da infill density durante a impressão 3D, o efeito da pressão de batch no processo de foaming e, por fim, o efeito da impregnação de um exopolissacarídeo (EPS) no comportamento biológico dos parafusos. A diminuição da infill density, bem como a menor pressão de batch, levaram a que tenha sido obtido um maior rácio de expansão, resultando numa densidade de poros mais elevada e uma microporosidade mais interior, onde se encontraram poros de maiores dimensões. Além disso, o processo de impregnação, onde o parafuso é sujeito novamente a ambiente com scCO2, induziu rugosidade na superfície e alterou a microporosidade induzida pelo foaming, tornando o parafuso mais resistente. Todos os parafusos desenvolvidos mostraram-se biocompatíveis através de ensaios de citotoxicidade. Contudo, serão necessários mais testes para melhor perceber o desempenho geral do parafuso, ao nível mecânico e biológico. Os resultados demonstraram o potencial da combinação destas tecnologias inovadoras para a produção de parafusos de interferência com propriedades avançadas. Os resultados obtidos neste trabalho podem abrir novas possibilidades para o desenvolvimento deste tipo de dispositivos médicos de uma forma reprodutível, eficaz e conferindo propriedades bioativas.

Data de atribuição	21 out. 2024
Idioma original	English
Instituição de premiação	Universidade Católica Portuguesa
Supervisor	João Bebiano Costa (Supervisor) & Ana Leite Oliveira (Co-Orientador)