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A medicina é outra importante área onde os polímeros estão sendo aplicados e vários estudos estão sendo realizados para expandir a potencialidade desses materiais. Especificamente para o uso na medicina, esses materiais poliméricos são conhecidos como biopolímeros ou biomateriais. Uma definição mais específica de biomaterial é dado por Langer e Peppas (LANGER e PEPPAS, 2003) como sendo substâncias contidas em sistemas terapêuticos ou de diagnóstico que estão em contato com tecidos ou fluidos biológicos. Ou ainda, o termo biomaterial pode ser usado para descrever materiais provenientes de fontes biológicas ou para descrever materiais usados em terapias no corpo humano. Esses biomateriais podem ser de diversos materiais: metais, cerâmicos, vidros, polímeros naturais ou sintéticos, géis poliméricos ou ainda a mistura de dois ou mais desses materiais em um único dispositivo (GRIFFITH,2000).

Os biomateriais são usados em muitas preparações biomédicas e farmacêuticas, e são importantes em dispositivos extracorporal, que vai desde lentes de contato até materiais para hemodiálise e implantes, como, por exemplo, de válvulas cardíacas e de ossos. A utilização dos polímeros vem crescendo muita nessa área substituindo materiais clássicos como os metais. Um exemplo da gama de aplicação desses materiais na medicina é que em meados da década de 90 eram encontrados por volta de 8000 diferentes tipos de dispositivos médicos, 2500 produtos de diagnósticos e 40000 preparações farmacêuticas diferentes, todos usando biomateriais (LANGER e PEPPAS, 2003).

Inicialmente os polímeros usados na medicina não eram destinados a esse fim. Com a verificação de que alguns desses materiais poderiam ser usados para resolver problemas médicos, várias pesquisas foram ou ainda estão sendo realizadas com a finalidade de melhorar sua estabilidade e performance em vivo. Um exemplo dessa adaptação é o caso dos poli(anidridos) que, na década de 30, foram usados comercialmente em aplicações em tecidos. Porém, devido à instabilidade desse material, os poli(anidridos) acabaram sendo, mais tarde, usados na área médica como um polímero degradável capaz de, entre outras utilizações, liberar um fármaco no tratamento de tumores cerebrais (GRIFFITH, 2000).

Os géis também são muito usados na área médica. Por exemplo, Wu e colaboradores (WU et al., 2005) estudaram o uso de um gel termossensível na liberação de proteínas, comprovando, além da sua potencialidade nessa área, interações entre o polímero e a droga, fator importante no desenvolvimento de dispositivos de liberação de fármacos. Hoffman (HOFFMAN, 2002), Griffith (GRIFFITH, 2000) e Langer e Peppas (LANGER e PEPPAS, 2003) fizeram uma breve revisão sobre o uso de polímeros, incluindo os géis, como materiais para área médica.

Alguns aspectos são muito importantes quando se usa polímero na área médica. A funcionalidade, durabilidade, biocompatibilidade e toxicidade são alguns deles. Para evitar que alguns desses aspectos mencionados sejam prejudicados, esses materiais têm de passar por um processo de esterilização e/ou de purificação onde são retiradas substâncias nocivas ao organismo ou que acarretam em uma degradação indesejada do polímero (RATNER et al., 1996).

A biodegradabilidade é outro fator muito importante. Em alguns casos, se o polímero não degrada dentro do corpo, ele deve ser cirurgicamente removido, implicando em alto custo e risco para o paciente. Por isso, o uso de polímeros biodegradáveis é muito importante. Este tipo de material degrada in vivo em fragmentos menores que podem ser excretados pelo corpo. Como a não toxicidade é uma norma, esses produtos de degradação não podem ser tóxicos (a não ser que sejam desenvolvidos para esse fim), não devem criar nenhuma resposta inflamatória e tem que permanecer no corpo por um período de tempo razoável requerido pela aplicação.

A degradação pode ocorrer por um processo biológico ativo (participação de enzimas presentes no organismo), por meio passivo (resultado de reações químicas) ou simplesmente pela solubilização gradativa do polímero. A degradação depende fortemente de suas propriedades mecânicas afetadas pela cristalinidade, pela massa molar, pela temperatura de transição vítrea, pelo caráter hidrófobo dos monômeros e pela capacidade de expansão/contração (GRIFFITH, 2000). Por exemplo, o surgimento de fendas devido às tensões no material pode formar sítios de reações dentro do mesmo levando à degradação. A expansão e penetração de água no interior do biomaterial podem tanto gerar sítios para reações químicas quanto alterar o pH local, tornando o ambiente propício para reações ou alterando sua solubilidade.

A vantagem de se usar biopolímeros é a capacidade de manipulação/alteração dos polímeros. É possível produzir um biopolímero contendo grupos hidrofílicos específicos ou com grupos biodegradáveis, por exemplo. Ainda, modificações na superfície desses materiais com a fixação de grupos químicos específicos podem melhorar ou até mesmo trazer características como biocompatibilidade, bioatividade e características adesivas. A imposição dessas novas propriedades é importante em casos onde se deseja que o material seja reconhecido e atue em um grupo específico de células, permaneça por um maior período de tempo no local predeterminado e, também, quando se deseja reduzir problemas de rejeição. A possibilidade de realizar tais alterações se deve ao fato de que as células se comunicam com o meio externo por meio de uma membrana protéica que transmite todas as informações de fora para dento das células. Com isso, modificando a superfície dos polímeros de tal forma que a célula reconheça a utilidade do

material para o organismo facilita em muito o desenvolvimento de novos tratamentos para enfermidades (GRIFFITH, 2000; BURES et al., 2001).

Em relação aos géis poliméricos, além dos aspectos mencionados anteriormente, a termodinâmica e a transferência de massa são fundamentais no comportamento e no potencial de aplicação desse tipo de material em engenharia de tecidos e como mecanismo de liberação de drogas. Por exemplo, os hidrogéis usados em engenharia de tecidos têm de ser desenvolvidos para conterem poros grandes o bastante para acomodar o tecido vivo, ou degradar liberando fatores de crescimento e criando poros nos quais células vivas podem penetrar e proliferar. Em função disso, o conhecimento das propriedades termodinâmicas dos géis poliméricos no ambiente biológico e sua capacidade de transferência de massa é de grande importância no desenvolvimento desse tipo de sistema.

Estes dois aspectos, a termodinâmica e a transferência de massa estão diretamente relacionados com a estrutura que os géis apresentam. Vários estudos têm sido desenvolvidos na direção de se compreender o comportamento termodinâmico desses sistemas bem como os aspectos associados à permeabilidade de espécies através da rede polimérica. (SOUSA, 1993; SOUSA, 1997; SOUSA et al., 1998a; SOUSA et al., 1998b; OLIVEIRA et al., 2004; COSTA e FREITAS, 2002, HOFFMAN, 2002; PEREIRA e FREITAS, 2000).