Filamentos antibacterianos, tecnologias e aplicações

Nos últimos anos, foram desenvolvidos vários materiais com propriedades específicas para o sector médico. Este é o caso dos filamentos antibacterianos, que geram um efeito bactericida, garantindo a redução ou eliminação das bactérias.

O que são bactérias?

As bactérias são organismos microscópicos e são os organismos mais abundantes do planeta. Podem ser encontrados em todos os habitats terrestres e aquáticos e, claro, em seres humanos e animais. As bactérias "inofensivas" são conhecidas como flora saprófita ou microbioma. Apenas alguns tipos de bactérias, conhecidas como patogénicas, são consideradas agentes infecciosos e podem causar doenças.

Embora a taxa de mortalidade causada por infecções tenha diminuído nos últimos anos, no ambiente médico, é necessário ter cuidado com certos dispositivos, ferramentas ou artigos que estão expostos a ambientes potencialmente contaminados. Por esta razão, os materiais antibacterianos são muito úteis no sector médico, pois reduzem o risco de infecções ou a transmissão de doenças através do contacto.

Filamentos antibacterianos

Existem actualmente vários fabricantes de filamentos de impressão 3D FDM, especializados no desenvolvimento de materiais com propriedades específicas para o sector médico.

Um dos fabricantes que se destaca pelo desenvolvimento de filamentos antibacterianos para impressão 3D é o Copper 3D. Este fabricante chileno tem engenheiros, fisioterapeutas e médicos na sua equipa que trabalham com o objectivo de desenvolver materiais que possam resolver os problemas de pele que os pacientes sofrem quando utilizam próteses.

Para este fim, Copper3D fabrica filamentos com um aditivo de material base contendo nanopartículas de cobre, como PLActive e MDflex.

Vídeo 1: Filamentos antibacterianos de cobre3D. Fonte: Copper3D

Assim, Copper 3D tem filamentos de impressão 3D FDM 3D de alta qualidade à base de PLA e TPU 98A, ambos com nanopartículas de cobre. Estes filamentos cientificamente validados e altamente eficazes têm as seguintes características:

• A acção antibacteriana proporcionada por este tipo de filamentos é capaz de eliminar 99,9% de fungos, vírus e um grande número de microrganismos.
• PLActive é certificado ISO 10993-5:2009 (sem potencial citotóxico), ISO 10993-10:2010 (sem irritação cutânea e sem reactividade intracutânea) e ISO 10993-12:2012 (avaliação biológica do equipamento médico).
• As peças impressas em 3D com PLActive podem ser esterilizadas com UCV, ozono, Ethox ou lixívia; mas não com calor seco ou húmido (autoclave) devido à temperatura de amolecimento do material (55°C).
• MDflex mantém todas as propriedades mecânicas da TPU, tais como tenacidade e flexibilidade, tem um alongamento de 450% na ruptura e uma boa resistência a altas temperaturas (138°C).

Imagem 2: Diferentes aplicações de PLACTIVE AN1 e MDFlex. Fonte: Copper 3D.

Copper3D enviou amostras dos seus filamentos a vários laboratórios de microbiologia onde foram efectuados estudos para provar a eficácia dos seus materiais.

Medphen é outro fabricante especializado no desenvolvimento e fabrico de materiais para o sector médico. Os seus produtos incluem filamentos biocompatíveis e filamentos antibacterianos. Os materiais desenvolvidos pela Medphen são amplamente utilizados em farmacologia, no sector médico, na indústria dentária e em cosmética.

No caso da Medphen, os seus materiais antibacterianos baseiam-se na nanotecnologia do grafeno e são adequados para aplicações médicas.

Imagem 3: Estabilizador de fracturas impresso com Neo TPU. Fonte: Mephen.

As nanofibras de grafeno estão presentes, por exemplo, nos filamentos Neo ABS e Neo TPU, garantindo propriedades antibacterianas e melhorando o desempenho dos polímeros de base. Graças às suas propriedades, estes materiais facilitam a desinfecção e mantêm a esterilidade dos objectos que entram em contacto com eles.

Tanto os filamentos Copper3D como Medphen baseiam-se em alguns dos polímeros mais amplamente utilizados e fáceis de processar, tais como PLA, ABS ou TPU. Isto torna a impressão 3D FDM com filamentos antibacterianos acessível a todos os tipos de utilizadores e compatível com quase todas as impressoras 3D FDM no mercado.

Aplicações de filamentos antibacterianos

O desenvolvimento de novos materiais como os acima mencionados oferece várias vantagens e possibilidades para o fabrico de peças para o ambiente médico. Algumas das aplicações possíveis destes filamentos incluem:

• Fabrico de próteses pós-operatórias.
• Fabrico de órteses personalizadas.
• Fabricação de próteses ou palmilhas de calçado ortopédicas.
• Fabrico de modelos anatómicos para preparação cirúrgica e ensaio de procedimentos com estudantes.
• Fabrico de dispositivos médicos tais como conectores, cateteres, tubos flexíveis, gestão de fluidos e ar.
• Fabricação de equipamento médico, ferramentas ou protótipos de novos utensílios.
• Fabrico de doseadores, doseadores de comprimidos e recipientes para medicamentos, bem como caixas de protecção.

Assim, a impressão 3D FDM com materiais antibacterianos é um grande avanço para o sector médico, oferecendo vantagens tais como a possível personalização e fabrico de componentes adaptados ao paciente, a redução dos tempos de espera ou, no caso de modelos para preparação cirúrgica, a redução da probabilidade de erro nas operações.