10º Congresso Nacional de Mecânica Experimental

O Prof. Paulo Fernandes licenciou-se em Engenharia Mecânica em 1989, obteve o grau de Mestre em Engenharia Mecânica em 1993, o grau de Doutor Engenharia Mecânica em 1998 e a Agregação em Engenharia Mecânica em 2012, pelo Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa. Em 1998 realizou um Pós-Doutoramento em Biomecânica na Pennsylvania State University, Estados Unidos da América. O Prof. Paulo Fernandes é atualmente Prof. Associado c/ Agregação no Departamento de Eng. Mecânica do Instituto Superior Técnico, investigador do IDMEC, centro integrado no Laboratório Associado de Energia, Transportes e Aeronáutica (LAETA) e Presidente da Sociedade Portuguesa de Biomecânica desde 2013. Foi membro da direção da Sociedade Europeia de Biomecânica de Julho de 2012 a Julho de 2016. No âmbito das suas funções no IST, é atualmente membro da comissão científica do Mestrado Integrado em Eng. Biomédica e coordenador do perfil de Biomecânica e Dispositivos Biomédicos. O Prof. Paulo Fernandes desenvolve trabalho de investigação científica em Biomecânica, nomeadamente em Mecânica do Tecido Ósseo, Projeto de Implantes Ortopédicos e Engenharia de Tecidos. Recebeu o Prémio Científico IBM 97 com o trabalho “Simulação do Processo de Adaptação do Osso Trabecular”. No âmbito do seu trabalho de investigação, tem coordenado projetos de investigação, orientado enumeras teses de mestrado e doutoramento e é autor de cerca de 50 artigos em revistas internacionais e capítulos de livro, editor de vários livros científicos, e ainda autor mais de 190 comunicações em conferências internacionais e nacionais.

Modelos computacionais e validação experimental no projeto de dispositivos biomédicos

Os modelos computacionais utilizados em projeto mecânico, tais como o método dos elementos finitos e a otimização estrutural, são também ferramentas importantes no desenvolvimento de dispositivos biomédicos, em particular em biomecânica. Estes dispositivos têm de possuir características que lhes permitam interagir com os tecidos biológicos envolventes, traduzindo a sua biocompatibilidade. A variabilidade biológica dos recetores destes dispositivos e das propriedades das estruturas a modelar, implica muitas vezes soluções personalizadas. Os métodos de projeto e fabrico têm de ser adaptadas a cada caso, tornado a sua validação uma questão crítica e de dificuldade acrescida. Logo, a validação experimental é essencial para garantir que as características definidas para o dispositivo projetado são as que se encontram no produto final.
Nesta comunicação, a questão da validação dos modelos computacionais utilizados em projeto de dispositivos biomecânicos é discutida. Apresenta-se o caso do desenvolvimento de scaffolds para engenharia do tecido ósseo. De facto, uma preocupação atual no desenvolvimento de substitutos ósseos é a transferência da tecnologia para a prática clínica. Esta transferência requer que quer o projeto quer o fabrico respeitem os requisitos impostos pelas agências reguladoras, como por exemplo a FDA, em particular a exigência de que o produto acabado tem que verificar as condições de projeto. Esta questão é um importante desafio para os investigadores, no que respeita ao projeto para a produção de scaffolds.
Nesta comunicação apresenta-se uma metodologia de projeto de substitutos ósseos utilizando otimização de topologia. A otimização de topologia permite obter microestruturas controladas com propriedades elásticas (rigidez) e de permeabilidade otimizadas. O resultado final é um meio poroso cujas propriedades equivalentes satisfazem estes requisitos. Estas estruturas podem ser obtidas através de técnicas de impressão 3D, no entanto o método de fabrico influencia também as propriedades finais. Assim sendo a verificação experimental das propriedades depois do fabrico é essencial. Numa primeira fase esta verificação pode ser uma análise dimensional, no entanto ensaios mecânicos são também necessários para verificar se as propriedades equivalentes obtidas por homogeneização se verificam no scaffold produzido.

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