La méthode de stérilisation est généralement choisie avant la commande du grade de silicone. Cet ordre d’opérations est à l’origine de la plupart des défaillances sur le terrain des composants médicaux en silicone. Un septum spécifié à 50 Shore A reçoit un cycle de vapeur trente fois et devient mou. Un siège de soupape choisi pour le gamma absorbe la dose pendant des années et se fissure au niveau de la lèvre d'étanchéité. Un clavier en silicone répond aux spécifications du duromètre sur le dessin et ne les respecte pas après le deuxième cycle de retraitement.
Cet article couvre les quatre voies de stérilisation utilisées dans le commerce, ce que chacune fait pour durcir le caoutchouc de silicone liquide (LSR) au platine-et le silicone solide-polymérisé à la chaleur (HTV), et comment rédiger une spécification de matériau qui survit au programme de retraitement de l'hôpital.
Les quatre voies de stérilisation actuellement utilisées
Autoclave à vapeur (chaleur humide).Vapeur saturée entre 121 degrés et 134 degrés, généralement 15 à 30 minutes à température, avec un cycle complet comprenant des impulsions sous vide fonctionnant de 30 à 60 minutes. Les autoclaves à déplacement par gravité fonctionnent plus longtemps, jusqu'à 45 minutes. Il s’agit de la voie dominante pour les instruments chirurgicaux et les plateaux réutilisables.
Irradiation gamma.Source de cobalt-60, dose standard de 25 kGy avec des plages de validation généralement de 15 à 50 kGy. La référence est ISO 11137. Il s'agit de la voie dominante pour les dispositifs à usage unique et les emballages barrières stériles car elle pénètre dans les emballages scellés.
Oxyde d'éthylène (EtO).Basse température, généralement de 37 à 63 degrés, avec contrôle de l'humidité relative et cycles d'aération pouvant durer de 8 à 24 heures ou plus. Utilisé là où la chaleur et le rayonnement sont inacceptables. La norme en vigueur est ISO 11135. La pression réglementaire sur les émissions d'EtO continue de réduire la capacité disponible.
Faisceau d'électrons (e-faisceau).Mécanisme similaire au gamma, débit de dose plus élevé, exposition plus courte mesurée en minutes. Une pénétration plus faible signifie des contraintes de densité d’emballage. Partage le cadre ISO 11137.
Une cinquième option, la vapeur et le plasma de peroxyde d'hydrogène, se situe principalement en dehors des applications de composants en silicone, mais apparaît dans certains contextes de stérilisation à basse température.
Ce que chaque voie fait à la chimie du silicone
Le silicone durcissant au platine- ne contient aucun résidu de peroxyde et un squelette inorganique avec des groupes latéraux organiques. Cela le rend plus stable aux radiations-que la plupart des polymères de sa classe, qui se divisent généralement en chaîne-sous gamma. Les groupes secondaires restent vulnérables et les effets s’accumulent.
Irradiation gammasur le silicone produit deux réactions concurrentes. La réticulation augmente la densité du réseau et augmente la dureté. La scission de la chaîne dégrade le réseau et réduit la résistance à la traction et l'allongement. Dans le silicone, la réticulation domine généralement à doses modérées. Le résultat pratique est un durcissement, et non un ramollissement, après le gamma. Au-delà de 25 à 50 kGy, attendez-vous à une augmentation du Shore A qui dépend du grade, du système de charge et du polymère de base. Au cours de plusieurs cycles de restérilisation -, les composés changent.
Comportement typique observé : une pièce 50 Shore A peut lire 1 à 3 points plus fort après un cycle validé de 25 kGy. Vous ne devez pas spécifier un nombre comme étant universel. Demandez au fournisseur des données dose-réponse à votre dose de stérilisation réelle, mesurées sur le grade spécifique.
Autoclave à vapeuragit différemment. La chaleur humide entre 121 et 134 degrés ne dégrade pas directement le réseau de silicone à ces températures. Cela fait deux choses. Il entraîne le post-durcissement de tout durcissement incomplet, ce qui peut augmenter légèrement la dureté au cours des premiers cycles, puis se stabiliser. Il hydrolyse et extrait les espèces de faible poids moléculaire et les résidus de processus, qui peuvent décolorer la pièce et, dans les cas extrêmes, brouiller les qualités transparentes.
Le plus grand risque lié à la vapeur est mécanique et non chimique. Des dilatations et contractions thermiques répétées au niveau d'une lèvre d'étanchéité, combinées à une charge de compression, produisent une déformation rémanente par compression. Une pièce qui détient une déformation rémanente de 20 pour cent après un cycle peut dépasser 40 pour cent après cinquante.
EtOest chimiquement le plus doux des quatre pour le silicone. Les résidus d'aération et le temps de cycle sont des contraintes pratiques et non des dommages matériels.
Faisceau E-les effets reflètent le gamma à dose équivalente, avec une plus grande préoccupation pour la génération de radicaux libres liée au débit de dose. À la même dose totale, le changement de propriété est largement comparable.
Méthode de stérilisation comparée à la famille de qualité silicone
| Méthode de stérilisation | Conditions typiques | Effet sur Platinum LSR | Effet sur le silicone solide HTV | Limite de réutilisation pratique pour les pièces en silicone |
|---|---|---|---|---|
| Autoclave à vapeur | 121-134 degrés, 15-30 min à température | Légère augmentation de la dureté, puis plateau. La déformation rémanente est le risque dominant | Idem, avec un risque plus élevé d'odeur résiduelle pour les qualités durcies au peroxyde- | 20 à 50 cycles typiques avant que le réglage dépasse les limites |
| Irradiation gamma | 25 kGy validés, plage de 15 à 50 kGy | Shore A augmentation d'environ 1 à 3 points à 25 kGy, composée par cycle | Des qualités de charge comparables et fumées sont généralement plus stables aux radiations-que les matières précipitées. | 2 à 5 cycles de stérilisation puis revalider |
| EtO | 37–63 degrés, aération 8–24 h | Effet chimique minimal | Effet chimique minimal | Matériau non limité en cycle, l'emballage est |
| Faisceau E- | 15 à 50 kGy, minutes d'exposition | Comparable au gamma à dose égale | Comparable au gamma à dose égale | Identique au gamma |
Le tableau est directionnel. Chaque ligne doit être remplacée par des données mesurées sur votre nuance, à votre dose, sur la géométrie de votre pièce.
Pourquoi le Platinum Cure est plus important que le choix du polymère de base
Le HTV durci au peroxyde-est moins cher et reste courant dans le silicone industriel. Dans les composants médicaux qui seront stérilisés aux rayons gamma ou traités à la vapeur, cela présente deux inconvénients spécifiques.
Premièrement, le durcissement au peroxyde laisse des sous-produits acides et cétoniques qui nécessitent une cuisson post-durcissement prolongée-pour être réduits. Si le post-durcissement est incomplet, ces espèces migrent dans des conditions d'autoclave et apparaissent comme extractibles dans le profil de test ISO 10993.
Deuxièmement, les qualités de peroxyde présentent généralement une moins bonne stabilité aux radiations et un plus grand développement d'odeurs après-stérilisation que les qualités de platine.
Le LSR durci au platine-et le HTV durci au platine-évitent tous deux le problème des sous-produits. La décision relative au processus repose alors sur la géométrie des pièces plutôt que sur la compatibilité de la stérilisation. Le LSR convient aux pièces moulées par injection avec des caractéristiques fines-et aux volumes élevés ; HTV convient aux profils d'extrusion, aux pièces moulées de plus grande taille et aux sections épaisses.
Pour la décision de stérilisation en particulier, le système de remplissage est tout aussi important que le système de guérison. Les qualités renforcées de silice fumée conservent généralement mieux leurs propriétés de traction grâce à la dose de rayonnement que les qualités de silice précipitée, à un coût de matériau plus élevé.
Faire correspondre la dureté à la charge de stérilisation
La sélection de la dureté interagit avec la stérilisation d'une manière que la plupart des dessins ignorent.
En dessous de 40 Shore A.Les qualités très molles subissent la plus grande déformation relative en compression après des cycles de vapeur répétés. Si la pièce remplit une fonction d'étanchéité et doit survivre au retraitement en autoclave, envisagez une température de 45 à 55 Shore A, ou concevez un cordon d'étanchéité plus haut et plus épais avec une dureté inférieure et acceptez l'ensemble.
40 à 60 Shore A.La bande de travail pour les joints médicaux, les septa, les sièges de valve et les œillets de connecteur. Une dérive de dureté liée à la dose-de 1 à 3 points viole rarement ici une fonction d'étanchéité.
Au-dessus de 60 Shore A.La dérive de dureté est proportionnellement plus petite, mais les pièces rigides amplifient l'effet de tout changement dimensionnel sur la force d'étanchéité. Une élévation de 2 points sur un ajustement serré de 70 Shore A peut rendre la force d'assemblage inacceptable.
Une approche de spécification pratique. Indiquez la dureté initiale avec une tolérance de plus ou moins 5 Shore A, puis indiquez la dureté maximale autorisée après votre cycle de stérilisation validé. Le deuxième chiffre est celui qui régit la performance, et la plupart des fournisseurs ne le reçoivent pas.
Interactions entre barrière stérile et emballage
Le choix de la stérilisation détermine le choix de l'emballage, et la combinaison peut forcer un changement de matériau.
Les faisceaux gamma et électroniques pénètrent dans les emballages scellés, ce qui permet un flux de travail de stérilisation terminal et une simple pochette en aluminium ou en Tyvek. L'EtO pénètre également, mais nécessite un emballage respirant pour la pénétration des gaz et l'aération. La vapeur nécessite soit un emballage respirant, soit un système de barquettes poreuses, et l'humidité et les pulsations de vide exercent une charge mécanique sur l'emballage.
Pour les pièces en silicone, les conséquences pratiques sont :
Les pièces transparentes emballées dans un emballage à contact direct peuvent présenter des marquages de surface après des cycles de vapeur dus à l'humidité résiduelle et à la pression de contact.
Le gamma sur une pièce en silicone en contact étroit avec un composant en PVC ou en polycarbonate peut provoquer un transfert de décoloration entre les matériaux
Les tests de résidus d'EtO selon les exigences de la norme ISO 10935 peuvent nécessiter une aération plus longue, ce qui modifie votre calendrier de sortie.
Séquence de tests réglementaires et emplacement du silicone
Pour un appareil en silicone stérilisé aux rayons gamma sur les marchés des États-Unis et de l'Union européenne, la séquence se déroule généralement comme suit.
Biocompatibilité selon la série ISO 10993, avec les parties applicables déterminées par catégorie de contact et durée. La cytotoxicité selon la norme ISO 10993-5 est quasi universelle. L'irritation et la sensibilisation relèvent désormais de la norme ISO 10993-23 dans le cadre mis à jour.
Validation de la stérilisation selon ISO 11137 pour le rayonnement, ISO 11135 pour l'EtO ou ISO 17665 pour la chaleur humide. Le détail important pour le silicone est que la validation doit être effectuée sur la configuration matérielle la plus défavorable, en tenant compte de l'emplacement de densité la plus élevée et la plus faible dans l'emballage.
Ensuite,-testez à nouveau la biocompatibilité après la stérilisation, car le processus de stérilisation lui-même peut modifier le profil extractible. Cette étape est souvent ignorée lors du développement et ajoutée tardivement, ce qui entraîne un retard dans le calendrier.
Pour une soumission à l'UE, ajoutez la déclaration REACH SVHC et, de plus en plus, une déclaration PFAS. Pour le contact avec les nourrissons ou le contact avec les aliments-, ajoutez le cadrage FDA 21 CFR 177.2600 et EU 10/2011. La transparence des matériaux et la traçabilité de la documentation conformément aux attentes de la chaîne d'approvisionnement ISO 13485 s'appliquent également au fournisseur de silicone.
Liste de contrôle des spécifications pour un composant en silicone stérilisable
Utilisez-le comme liste de contrôle d’achat.
Indiquez la méthode de stérilisation, la dose ou la température, le nombre de cycles et le profil des cycles, et pas seulement le nom de la méthode.
Exiger des données sur la dose-réponse ou le cycle-réponse sur la dureté et la compression pour le grade spécifique
Exiger une résistance à la traction et une rétention d'allongement après la dose validée, mesurée selon ASTM D412
Exiger des données de compression selon ASTM D395 Méthode B à la température de stérilisation, à votre nombre de cycles
Confirmez que le système de durcissement est du platine, avec type de catalyseur, sur la fiche technique du matériau.
Confirmer le système de remplissage, fumé ou précipité, car il affecte la stabilité des radiations
Exiger une vérification après-traitement, car un post-traitement incomplet modifie les éléments extractibles après le cycle de vapeur.
Exiger des rapports d'essais ISO 10993 couvrant la catégorie de contact applicable, datés de moins de trois ans
Exiger une clause de contrôle des changements avec un préavis minimum de 90 jours pour le changement de formulation, de charge ou de catalyseur
Exiger une traçabilité des lots reliant chaque expédition au lot de silicone, à la date de durcissement et au rapport de test
L'échec de l'élément 7 est la cause première la plus courante d'une pièce qui réussit l'inspection à l'arrivée et échoue au troisième cycle d'autoclave.
Où ANYSIL s’adapte
ANYSIL fournit des qualités de silicone solide LSR et HTV à polymérisation au platine-à partir d'une usine de Guangzhou utilisant des systèmes de qualité ISO 9001, avec une capacité mensuelle supérieure à 300 tonnes sur les deux lignes et 15 personnels techniques de R&D pour le développement des qualités. Les qualités médicales sont disponibles dans la gamme 20 à 80 Shore A avec des packages de documentation couvrant les rapports de test ISO 10993, USP Classe VI, REACH SVHC et les déclarations RoHS préparées par commande. Des données pour des itinéraires de stérilisation spécifiques peuvent être générées sur demande lorsqu'un programme client existant couvre déjà le profil de dose et de cycle.
Envoyez le dessin de la pièce, la méthode de stérilisation, le nombre de cycles et l'ensemble des exigences réglementaires. L'équipe technique recommandera une qualité et fournira les données de propriété pertinentes pour la stérilisation-nécessaires pour votre dossier de validation.
Demander un bilan de stérilisation médicale au silicone