Mechanical properties, in vitro and in vivo biocompatibility analysis of pure iron porous implant produced by metal injection molding: A new eco-friendly feedstock from natural rubber (Hevea brasiliensis).

Metal injection molding (MIM) has become an important manufacturing technology for biodegradable medical devices. As a biodegradable metal, pure iron is a promising biomaterial due to its mechanical properties and biocompatibility. In light of this, we performed the first study that manufactured and evaluated the in vitro and in vivo biocompatibility of samples of iron porous implants produced by MIM with a new eco-friendly feedstock from natural rubber (Hevea brasiliensis), a promisor binder that provides elastic property in the green parts. The iron samples were submitted to tests to determine density, microhardness, hardness, yield strength, and stretching. The biocompatibility of the samples was studied in vitro with adipose-derived mesenchymal stromal cells (ADSCs) and erythrocytes, and in vivo on a preclinical model with Wistar rats, testing the iron samples after subcutaneous implant. Results showed that the manufactured samples have adequate physical, and mechanical characteristics to biomedical devices and they are cytocompatible with ADSCs, hemocompatible and biocompatible with Wistars rats. Therefore, pure iron produced by MIM can be considered a promising material for biomedical applications.

Projeto, fabricação e avaliação de implantes craniofaciais personalizados: proposta de utilização de materiais combinados / Design, production and evaluation of customized craniofacial implants: an approach on the use of different materials

Um material adequado para a reconstrução óssea craniofacial deve ser simples de implantar, possuir forma adequada, resistência à fratura e à deformação similares ao osso original, ser eventualmente substituído por osso natural, ser largamente disponível e não possuir um custo muito elevado. Baseado no fato de que um material com todas estas características ainda não está disponível atualmente, torna-se importante buscar novos materiais, novas composições e novas conformações. Diferentes biomateriais são utilizados atualmente para cirurgias de reconstrução craniofacial, cada um apresentando suas vantagens e limitações. Entre eles destacam-se o titânio, o polimetilmetacrilato e os cimentos de fosfato de cálcio. O titânio apresenta difícil conformação; o polimetilmetacrilato polimeriza-se por meio de uma reação exotérmica, podendo causar necrose de tecidos adjacentes ao implante; o cimento de fosfato de cálcio, por sua vez apresenta certa fragilidade, característica de alguns materiais cerâmicos. Neste sentido, este estudo examinou diferentes materiais utilizados para reconstrução craniofacial e suas propriedades mecânicas quando submetidos a ensaios de flexão, como o polimetilmetacrilato, o cimento de fosfato de cálcio e o cimento de fosfato de cálcio reforçado com titânio. Foi verificada a melhoria de propriedades mecânicas do cimento de fosfato de cálcio quando reforçado com malha de titânio. Além disso, este estudo apresenta uma técnica para o projeto e fabricação de implantes craniofaciais personalizados utilizando cimento de fosfato de cálcio reforçado com titânio, validada através de quatro casos de indicação cirúrgica de reconstrução craniofacial.

A material suitable for craniofacial reconstruction must be easy to implant, have the appropriate shape, have the strength and deformation similar to the original bone, be eventually substituted for natural bone, be widely available and present affordable costs. As such as material, with all theses characteristics is still not available, it is important to search for new materials, new compositions and new design. Different biomaterials are used nowadays for craniofacial reconstruction surgeries, each one presenting its advantages and limitations. Among these materials are the titanium, the poli(methilmetacrilate) and the calcium phosphate cements. Titanium presents hard conformation; poli(methilmetacrilate)’s polymerization reaction is exothermic, which may cause necrosis of the adjacent tissues; calcium phosphate cement is brittle, an usual characteristic of ceramic materials. In this way, this study evaluated different materials used for craniofacial reconstruction and its mechanical properties when submitted to bending test, such as poli(methilmetacrilate), calcium phosphate cement and calcium phosphate cement reinforced with titanium. It was verified the improvement in the mechanical properties of the calcium phosphate cement when reinforced with titanium mesh. In addition, this study presents a method for design and manufacturing of customized craniofacial implants using calcium phosphate cement reinforced with titanium mesh, validated through four cases of craniofacial reconstruction surgery indication.