La sécurité des matériaux est d'une importance capitale dans le monde des dispositifs médicaux. Le silicone de qualité médicale a toujours été considéré comme le meilleur choix car il ne réagit pas avec d'autres substances et est fiable. Mais les entreprises veulent aller plus vite.
Masterbatch de siliconeest désormais un ingrédient clé pour modifier le plastique et le caoutchouc de silicone. En mélangeant une grande quantité de silicone dans des résines porteuses, les masterbatches permettent de contrôler les caractéristiques de surface. Ce contrôle aide à rendre les surfaces glissantes, biocompatibles et capables de résister à la stérilisation, ce qui est indispensable pour les applications médicales actuelles.
Concepts de base et avantages du masterbatch de silicone
Le masterbatch de silicone se présente sous forme de granulés et contient généralement 30 % à 50 % (ou plus) de polymère siloxane. Ce polymère a un poids moléculaire ultra-élevé. Il est mélangé à une résine porteuse comme le PE, le PP ou le TPU pour fabriquer le masterbatch.
Composition chimique et mécanisme
L'élément principal est le polydiméthylsiloxane (PDMS), ou CH₃nSi(CH₃)₃. Certains types ont de très longues chaînes de celui-ci, qui se mélangent à d'autres plastiques. Lorsqu'ils sont fabriqués, ces chaînes se déplacent à la surface de manière contrôlée. Cela crée une couche mince mais résistante qui aide les choses à glisser en douceur.
Pourquoi est-ce mieux que les anciennes méthodes ?
Comparé au caoutchouc silicone liquide (LSR), celui-ci peut être utilisé avec des machines normales pour le moulage par injection ou l'extrusion. Vous n'avez pas besoin d'équipement spécial et coûteux.
Il peut également réduire le frottement sur une surface jusqu'à 40 %.
Parce qu'il réduit l'épaisseur du matériau fondu et la force nécessaire à la machine, vous pouvez fabriquer plus de choses plus rapidement et remplir les moules mieux, même pour des pièces compliquées.
Type de support | Systèmes de résine compatibles | Applications médicales typiques |
LDPE/LLDPE | PE, PP, TPE, EVA | Sacs d'infusion, emballages médicaux, tubes |
PP | PP, TPO | Fermetures, composants de seringues, boîtiers d'appareils |
TPEE/TPU | TPE, TPU, PEBA | Cathéters d'intervention, joints d'étanchéité, garnitures |
PA/ABS | PA6, PA66, ABS | Manches d'instruments chirurgicaux, équipement de diagnostic |
Caractéristiques de sécurité des mélanges maîtres de silicone de qualité médicale
Les mélanges maîtres de qualité médicale sont plus sûrs que ceux de qualité industrielle. En effet, les grades médicaux sont purifiés pour éviter les additifs nocifs, les charges et les sous-produits de peroxyde.
Exigences fondamentales de biocompatibilité
Pour qu'un matériau soit considéré comme sûr pour un usage médical, il doit réussir des tests rigoureux :
- Non toxique : Il ne peut pas nuire aux cellules, irriter ou déclencher d'allergies.
- Faibles extractibles : Il ne doit pas libérer de nombreux produits chimiques lorsqu'il entre en contact avec les fluides corporels ou les tissus.
- Compatibilité avec la stérilisation : Les silicones de qualité médicale peuvent toujours remplir leur fonction même après avoir été stérilisés à l'aide de méthodes courantes telles que l'autoclavage, le rayonnement gamma ou l'oxyde d'éthylène.
Cas d'application dans les dispositifs médicaux
1. Cathéters et tubes interventionnels
Pour s'assurer que les cathéters s'insèrent facilement et ne blessent pas les patients, ils doivent être très glissants. Les mélanges maîtres de silicone peuvent y contribuer. Ils créent une surface qui reste lisse, réduisant ainsi le risque que le cathéter adhère aux tissus corporels.
2. Administration de médicaments et dispositifs portables
Les additifs de silicone améliorent le fonctionnement des systèmes d'administration de médicaments en facilitant l'ouverture des bouchons et en assurant un mouvement plus fluide des pistons de seringue. En ce qui concerne les dispositifs portables, le caractère hypoallergénique et la douceur du silicone les rendent plus agréables à porter pendant de longues périodes.
3. Instruments chirurgicaux et étanchéité
Les matériaux maîtres sont excellents pour les instruments chirurgicaux car ils contribuent à rendre les poignées antidérapantes et confortables. Ils aident également à créer des joints et des garnitures étanches pour les appareils qui manipulent des fluides.
Exigences réglementaires et normes de conformité
En matière de matériaux, le respect des règles est essentiel. Voici un bref aperçu :
Normes mondiales (ISO et USP)
- Série ISO 10993 : C'est le guide international de référence pour vérifier si quelque chose est sans danger pour le corps. Il couvre des aspects tels que la cytotoxicité (Partie 5), l'irritation qu'il peut causer (Partie 10) et la toxicité générale (Partie 11).
- USP Class VI : Aux États-Unis, il s'agit d'une norme courante pour les plastiques utilisés en médecine. Elle implique de tester la réaction des organismes vivants au matériau.
Réglementations régionales
- FDA (USA) : Lors de la manipulation de matériaux entrant en contact avec des aliments ou utilisés en interne, les fournisseurs adhèrent généralement à la réglementation21 CFR 177.2600. De nombreux fournisseurs majeurs disposent de dossiers maîtres disponibles, qui peuvent être une ressource pour les fabricants lors de l'enregistrement des produits.
- NMPA (Chine) : Suivre la sérieGB/T 16886 (identique à ISO 10993) est un must. La NMPA accorde une grande importance à la composition d'un matériau et effectue des tests pour vérifier sa toxicité potentielle.
- MDR UE : L'obtention d'un marquage CE implique le respect de règles strictes de biocompatibilité et de réglementations environnementales telles que REACH/RoHS.
Considérations d'ingénierie : Sélection et Traitement
Lorsque vous envisagez d'utiliser des additifs siliconés, voici une explication simple à garder à l'esprit :
Dosage et chargements
En général, vous voudrez ajouter entre 0,5 % et 5 % de l'additif, mais la quantité exacte dépend de ce que vous voulez obtenir :
- 0,5 %-1 % : Cette plage sert principalement à fluidifier le processus de fabrication, à améliorer le flux et à faciliter le démoulage du produit.
- 1 %-3 % (ou plus) : Si vous cherchez à modifier réellement les propriétés de surface, comme le frottement ou la résistance à l'usure, vous pourriez avoir besoin d'une quantité plus importante.
Conseils de traitement
Pour d'excellents résultats lors du traitement, gardez ces conseils à l'esprit :
- Conception de la vis : Les extrudeuses à double vis font un meilleur travail pour mélanger uniformément le silicone dans la matière principale. Visez des gouttelettes de silicone inférieures à 5 microns.
- Contrôle de la température : Maintenez les températures en dessous de 300 °C afin que le silicone ne se dégrade pas.
- Séchage : Si vous utilisez des matériaux qui absorbent l'humidité, comme le PA ou le PC, séchez-les bien (moins de 0,1 % d'humidité) pour éviter les problèmes d'hydrolyse.
Tendances futures : Innovation en matière de sécurité
1. Technologie à migration zéro
Pour résoudre les problèmes de surfaces huileuses ou lorsque le médicament risque d'être ruiné, les producteurs fabriquent des mélanges maîtres de silicone qui empêchent le mouvement. Ces mélanges maîtres utilisent du silicone spécial ou des méthodes pour maintenir fermement les molécules de siloxane à l'intérieur du plastique.
2. Fonctionnalité antimicrobienne
L'utilisation d'ions argent dans le silicone devient courante pour lutter contre les infections dans les hôpitaux. Ces ions décomposent les bactéries, de sorte que les articles tels que les cathéters restent propres plus longtemps.
3. Développement durable
Les mélanges maîtres de silicone biosourcés sont désormais disponibles alors que nous cherchons à réduire les émissions de carbone. Ils utilisent des supports issus de sources renouvelables, tels que le PE fabriqué à partir de canne à sucre, et respectent toujours les normes ISO 10993 et USP Classe VI.
Conclusion
Mélanges maîtres de silicone représentent une avancée majeure dans la fabrication de dispositifs médicaux. Ils combinent les avantages du silicone avec la facilité de manipulation des thermoplastiques. En respectant les règles et en utilisant des matériaux de qualité médicale très purs, les entreprises peuvent améliorer les performances des dispositifs et garantir la sécurité des patients. Alors que le secteur de la santé recherche des matériaux plus performants et plus écologiques, les mélanges maîtres à base de silicone resteront importants pour les nouvelles idées dans les dispositifs utilisés pour le traitement, les tests et la technologie portable.