Silicones biocompatibles : aperçu des normes ISO 10993 et USP Classe VI
Dans le domaine de la technologie médicale, la sécurité des patients est une priorité absolue. Les silicones qui sont en contact direct ou indirect avec le corps humain doivent répondre à des exigences strictes en matière de biocompatibilité. Ce guide explique les deux normes les plus importantes, ISO 10993 et USP Classe VI, et indique les points auxquels les développeurs doivent prêter attention lors du choix des matériaux et des procédés de fabrication.
Pourquoi la biocompatibilité est-elle essentielle pour les silicones ?
La biocompatibilité signifie qu'un matériau ne provoque aucune réaction nocive dans l'organisme vivant. Dans le domaine des dispositifs médicaux, il ne s'agit pas seulement d'une question de qualité, mais d'une obligation réglementaire. Le règlement européen sur les dispositifs médicaux (MDR 2017/745) et la FDA américaine exigent des matériaux dont la biocompatibilité est prouvée pour tous les produits entrant en contact avec le corps.
Pour les fabricants, cela signifie qu'aucune autorisation de mise sur le marché ne sera accordée sans test de biocompatibilité documenté. En Suisse, Swissmedic vérifie la conformité aux normes applicables dans le cadre de la procédure d'autorisation. Le choix des matériaux est également crucial en termes de responsabilité civile : en cas d'incidents dus à des matériaux inadaptés, des demandes de dommages-intérêts considérables et une perte de réputation peuvent être encourues.
Les silicones offrent naturellement de nombreux avantages pour les applications médicales : elles sont chimiquement inertes, résistantes à la température, stables au vieillissement et présentent une faible énergie de surface. Mais toutes les silicones ne sont pas automatiquement biocompatibles. La qualité des matières premières, les additifs, les systèmes catalytiques et le traitement sont déterminants.
ISO 10993 : explication de la série de normes
La norme ISO 10993 est une série de normes internationalement reconnues pour l'évaluation biologique des dispositifs médicaux. Elle comprend plus de 20 parties qui couvrent différents aspects de la biocompatibilité. Les parties suivantes sont particulièrement pertinentes pour les silicones :
- ISO 10993-1: Grundlegende Bewertung und Testauswahl basierend auf Kontaktart (Haut, Schleimhaut, Blut) und Kontaktdauer (kurzzeitig <24h, längerfristig 24h-30d, dauerhaft >30d)
- ISO 10993-5: essais de cytotoxicité (toxicité cellulaire) – le test de base pour presque tous les matériaux
- ISO 10993-10: tests d'irritation et de toxicité cutanée – importants pour les produits en contact avec la peau
- ISO 10993-11: Essais de toxicité systémique – pour les implants et les dispositifs destinés à un contact prolongé avec le corps
Une idée fausse courante : la norme ISO 10993 n'est pas un « certificat pour un matériau », mais un concept de test pour le dispositif médical fini dans sa configuration finale. Un tuyau en silicone peut être considéré comme biocompatible dans un appareil, mais pas dans un autre, en fonction de la méthode de stérilisation, de la durée de contact et d'autres composants.
Tenir compte de la fiche maîtresse de l'appareil
Le test de biocompatibilité se réfère toujours au produit final défini dans le Device Master Record (DMR). Toute modification apportée au matériau, au traitement ou à la stérilisation nécessite une nouvelle évaluation de la biocompatibilité. Documentez soigneusement toutes les spécifications des matériaux et les changements de fournisseurs.
USP Classe VI : la norme américaine
La classe VI de la pharmacopée américaine (USP) est une norme plus ancienne, mais toujours très répandue aux États-Unis, pour les matériaux biocompatibles. Elle comprend trois tests principaux :
- Test d'injection systémique: des extraits du matériau sont injectés à des souris, surveillance des réactions toxiques.
- Test intracutané: injection sous la peau de lapins afin de vérifier l'absence d'irritation locale.
- Test d'implantation: des échantillons de matériaux sont implantés sous la peau et examinés histologiquement après plusieurs semaines.
La norme USP Classe VI est considérée comme un test très strict, mais moins différencié que la norme ISO 10993. Elle évalue le matériau de manière globale, sans faire de distinction entre les différents types de contact. Un matériau qui satisfait à la norme USP Classe VI répond généralement à de nombreuses exigences de la norme ISO 10993, mais l'inverse n'est pas nécessairement vrai.
Quelle norme appliquer ? La norme ISO 10993 fait référence pour le marché européen. Les clients américains et la FDA exigent souvent en plus la norme USP Classe VI. De nombreux fabricants de silicones biocompatibles font réaliser les deux tests afin de garantir l'acceptation de leurs produits sur le marché mondial.
ISO 10993 vs USP Classe VI : comparaison directe
| critère | ISO 10993 | Classe VI USP |
|---|---|---|
| origine | International (ISO), préféré en Europe | États-Unis (Pharmacopée américaine) |
| étendue des tests | Modulaire, basé sur les risques selon le type et la durée du contact | Trois tests standard pour tous les matériaux |
| flexibilité | Élevé – Les tests sont sélectionnés en fonction de l'application | Faible – toujours les trois mêmes tests |
| acceptation | Dans le monde entier, en particulier dans l'UE, en Suisse et en Asie | États-Unis, reconnaissance internationale croissante |
| durée du test | Selon les pièces, 2 à 12 semaines | En général, 4 à 6 semaines |
| frais | Variable, en fonction des tests choisis (5 000 à 25 000 CHF) | Fixe, environ CHF 8 000–12 000 |
| Validité réglementaire | Conforme à la MDR/IVDR, accepté par la FDA | Conforme à la FDA, mais pas toujours suffisant pour l'UE |
Types de matériaux : quels silicones sont biocompatibles ?
Tous les types de silicone ne conviennent pas aux applications médicales. La pureté, le système de réticulation et les additifs utilisés sont déterminants :
RTV-2 Silicones à réticulation par addition
Silicones bicomposants vulcanisant à température ambiante avec catalyseur au platine. Ils durcissent sans dégagement de sous-produits et atteignent des degrés de pureté élevés. Bluesil RTV 141 et les produits similaires sont disponibles en versions biocompatibles. Applications typiques : prototypes, joints, masses d'empreinte pour prothèses.
LSR (caoutchouc silicone liquide)
Silicones liquides pour moulage par injection, également réticulés au platine. Pureté et reproductibilité maximales, idéales pour les grandes séries. Standard dans la technologie médicale pour les cathéters, les valves, les membranes, les articles pour bébés. Les températures de processus de 150 à 200 °C permettent des temps de cycle rapides.
HTV (vulcanisation à haute température)
Silicones solides réticulables à haute température. Durcissement à 150-200 °C, disponibles en grades biocompatibles. Utilisation pour tuyaux, pièces moulées, revêtements textiles. Généralement réticulés au peroxyde, un post-réticulation minutieuse est donc essentielle.
gels de silicone
Silicones très souples (Shore 00), non entièrement réticulés. Utilisation dans les patchs cicatriciels, les coussins rembourrés pour prothèses, les capteurs portables. Les gels biocompatibles doivent être particulièrement purs, car ils sont souvent en contact avec une grande surface de peau.
Important : la biocompatibilité n'est pas une propriété intrinsèque du matériau, mais dépend du lot de matières premières, du processus de fabrication et du traitement ultérieur. Demandez à votre fournisseur les fiches techniques des matériaux et les documents relatifs à la biocompatibilité.
Consignes de mise en œuvre pour les silicones biocompatibles
Même le silicone biocompatible le plus performant peut perdre ses propriétés s'il n'est pas traité correctement. Exigences essentielles :
environnement de salle blanche
Les dispositifs médicaux doivent être traités au minimum selon la classe ISO 8 (classe de salle blanche 100 000). Les particules, les fibres et la contamination microbienne doivent être évitées. Portez des gants – le contact avec la peau laisse des traces de graisse et de protéines.
prévention de la contamination
Utilisez des outils et des récipients de mélange séparés uniquement pour les matériaux biocompatibles. Les silicones absorbent facilement les plastifiants contenus dans les tuyaux en PVC ou les résidus d'agents de démoulage. Ces migrants peuvent avoir une influence négative sur les tests de biocompatibilité.
Post-cure (post-durcissement)
Après la réticulation, des composants volatils (COV) restent souvent dans le matériau. Un traitement thermique ultérieur (généralement 4 heures à 200 °C ou 24 heures à 150 °C) réduit les monomères résiduels et les silicones à faible poids moléculaire. Cela améliore non seulement les propriétés mécaniques, mais aussi la biocompatibilité.
extraction
Certains fabricants procèdent en outre à une extraction par solvant (par exemple à l'hexane ou à l'éthanol) afin d'éliminer les substances extractibles. Ceci est particulièrement important pour les implants. Notez toutefois qu'un nettoyage agressif peut également altérer la structure du matériau.
Applications des silicones biocompatibles dans la technologie médicale
Les silicones biocompatibles se sont imposées dans de nombreux domaines médicaux :
implants
Implants mammaires, prothèses articulaires, implants cochléaires, shunts pour hydrocéphalie. Ces applications imposent des exigences très élevées en matière de stabilité à long terme et de compatibilité tissulaire. LSR typique avec test ISO 10993 complet.
Cathéters et tubes
Cathéters urinaires, cathéters veineux, sondes d'alimentation, tubes de drainage. La surface lisse du silicone réduit le risque de thrombose et la formation de biofilm. La réticulation au platine empêche les résidus cytotoxiques.
Prothèses et orthèses
Prothèses (prothèses de doigts, de nez, d'oreilles), semelles, manchons pour prothèses de jambe. Le silicone offre un toucher et une translucidité similaires à ceux de la peau. La biocompatibilité doit être garantie pendant de nombreuses années d'utilisation.
Dispositifs médicaux portables
Boîtiers pour pompes à insuline, patchs capteurs, bracelets de montres connectées pour la surveillance des signes vitaux. Gels de silicone ou RTV-2 souple pour le contact avec la peau, même en cas de transpiration et de mouvement.
appareils de diagnostic
Joints dans les appareils d'analyse sanguine, membranes dans les systèmes Lab-on-Chip, tuyaux dans les appareils de dialyse. Pas d'exposition directe des patients, mais le contact avec les fluides corporels exige une biocompatibilité.
Procédés de stérilisation et leur effet sur les silicones
Les dispositifs médicaux doivent être commercialisés à l'état stérile. Le choix du procédé de stérilisation influence les propriétés des matériaux :
| Procédure | Température/méthode | Compatibilité avec les silicones | répercussions |
|---|---|---|---|
| autoclavage | 121–134 °C, vapeur saturée, 15–30 min | ✓ Très bien adapté | Aucun dommage, éventuellement légère décoloration sur les matériaux clairs |
| rayonnement gamma | 25 à 50 kGy de rayonnement ionisant | ✓ Convient, mais vérification nécessaire | Peut augmenter le degré de réticulation (durcissement) ou scinder les chaînes (ramollissement), en fonction de la dose et de la formulation. |
| Oxyde d'éthylène (EtO) | 37–63 °C, gaz EtO, plusieurs heures | ✓ Très bien adapté | Aucune modification mécanique, mais un dégazage suffisant est nécessaire (les résidus d'EtO sont toxiques) |
| Plasma (H₂O₂) | 40–50 °C, plasma de peroxyde d'hydrogène | ✓ Convient | Très doux, ne laisse aucun résidu, mais processus lent |
Recommandation : vérifiez à nouveau les propriétés du matériau après la stérilisation. La résistance à la traction, l'allongement et la dureté Shore peuvent varier. Consignez la méthode de stérilisation validée dans le dossier principal de l'appareil et ne vous en écartez pas.
Foire aux questions (FAQ)
Silicones biocompatibles pour vos applications médicales
Vous développez un dispositif médical et avez besoin d'aide pour choisir les matériaux ? SILITECH vous conseille sur les silicones biocompatibles, les technologies de transformation et les exigences réglementaires. Forts de plus de 30 ans d'expérience dans le domaine de la technologie médicale, nous connaissons les exigences des normes ISO 10993, USP Classe VI et MDR.
SILITECH AG
Worbstrasse 173
3073 Gümligen, Suisse
Tél. : +41 31 398 50 70
E-mail : info@silitech.ch
Silicones biocompatibles : aperçu des normes ISO 10993 et USP Classe VI
Dans le domaine de la technologie médicale, la sécurité des patients est une priorité absolue. Les silicones qui sont en contact direct ou indirect avec le corps humain doivent répondre à des exigences strictes en matière de biocompatibilité. Ce guide explique les deux normes les plus importantes, ISO 10993 et USP Classe VI, et indique les points auxquels les développeurs doivent prêter attention lors du choix des matériaux et des procédés de fabrication.
Pourquoi la biocompatibilité est-elle essentielle pour les silicones ?
La biocompatibilité signifie qu'un matériau ne provoque aucune réaction nocive dans l'organisme vivant. Dans le domaine des dispositifs médicaux, il ne s'agit pas seulement d'une question de qualité, mais d'une obligation réglementaire. Le règlement européen sur les dispositifs médicaux (MDR 2017/745) et la FDA américaine exigent des matériaux dont la biocompatibilité est prouvée pour tous les produits entrant en contact avec le corps.
Pour les fabricants, cela signifie qu'aucune autorisation de mise sur le marché ne sera accordée sans test de biocompatibilité documenté. En Suisse, Swissmedic vérifie la conformité aux normes applicables dans le cadre de la procédure d'autorisation. Le choix des matériaux est également crucial en termes de responsabilité civile : en cas d'incidents dus à des matériaux inadaptés, des demandes de dommages-intérêts considérables et une perte de réputation peuvent être encourues.
Les silicones offrent naturellement de nombreux avantages pour les applications médicales : elles sont chimiquement inertes, résistantes à la température, stables au vieillissement et présentent une faible énergie de surface. Mais toutes les silicones ne sont pas automatiquement biocompatibles. La qualité des matières premières, les additifs, les systèmes catalytiques et le traitement sont déterminants.
ISO 10993 : explication de la série de normes
La norme ISO 10993 est une série de normes internationalement reconnues pour l'évaluation biologique des dispositifs médicaux. Elle comprend plus de 20 parties qui couvrent différents aspects de la biocompatibilité. Les parties suivantes sont particulièrement pertinentes pour les silicones :
- ISO 10993-1: Grundlegende Bewertung und Testauswahl basierend auf Kontaktart (Haut, Schleimhaut, Blut) und Kontaktdauer (kurzzeitig <24h, längerfristig 24h-30d, dauerhaft >30d)
- ISO 10993-5: essais de cytotoxicité (toxicité cellulaire) – le test de base pour presque tous les matériaux
- ISO 10993-10: tests d'irritation et de toxicité cutanée – importants pour les produits en contact avec la peau
- ISO 10993-11: Essais de toxicité systémique – pour les implants et les dispositifs destinés à un contact prolongé avec le corps
Une idée fausse courante : la norme ISO 10993 n'est pas un « certificat pour un matériau », mais un concept de test pour le dispositif médical fini dans sa configuration finale. Un tuyau en silicone peut être considéré comme biocompatible dans un appareil, mais pas dans un autre, en fonction de la méthode de stérilisation, de la durée de contact et d'autres composants.
Tenir compte de la fiche maîtresse de l'appareil
Le test de biocompatibilité se réfère toujours au produit final défini dans le Device Master Record (DMR). Toute modification apportée au matériau, au traitement ou à la stérilisation nécessite une nouvelle évaluation de la biocompatibilité. Documentez soigneusement toutes les spécifications des matériaux et les changements de fournisseurs.
USP Classe VI : la norme américaine
La classe VI de la pharmacopée américaine (USP) est une norme plus ancienne, mais toujours très répandue aux États-Unis, pour les matériaux biocompatibles. Elle comprend trois tests principaux :
- Test d'injection systémique: des extraits du matériau sont injectés à des souris, surveillance des réactions toxiques.
- Test intracutané: injection sous la peau de lapins afin de vérifier l'absence d'irritation locale.
- Test d'implantation: des échantillons de matériaux sont implantés sous la peau et examinés histologiquement après plusieurs semaines.
La norme USP Classe VI est considérée comme un test très strict, mais moins différencié que la norme ISO 10993. Elle évalue le matériau de manière globale, sans faire de distinction entre les différents types de contact. Un matériau qui satisfait à la norme USP Classe VI répond généralement à de nombreuses exigences de la norme ISO 10993, mais l'inverse n'est pas nécessairement vrai.
Quelle norme appliquer ? La norme ISO 10993 fait référence pour le marché européen. Les clients américains et la FDA exigent souvent en plus la norme USP Classe VI. De nombreux fabricants de silicones biocompatibles font réaliser les deux tests afin de garantir l'acceptation de leurs produits sur le marché mondial.
ISO 10993 vs USP Classe VI : comparaison directe
| critère | ISO 10993 | Classe VI USP |
|---|---|---|
| origine | International (ISO), préféré en Europe | États-Unis (Pharmacopée américaine) |
| étendue des tests | Modulaire, basé sur les risques selon le type et la durée du contact | Trois tests standard pour tous les matériaux |
| flexibilité | Élevé – Les tests sont sélectionnés en fonction de l'application | Faible – toujours les trois mêmes tests |
| acceptation | Dans le monde entier, en particulier dans l'UE, en Suisse et en Asie | États-Unis, reconnaissance internationale croissante |
| durée du test | Selon les pièces, 2 à 12 semaines | En général, 4 à 6 semaines |
| frais | Variable, en fonction des tests choisis (5 000 à 25 000 CHF) | Fixe, environ CHF 8 000–12 000 |
| Validité réglementaire | Conforme à la MDR/IVDR, accepté par la FDA | Conforme à la FDA, mais pas toujours suffisant pour l'UE |
Types de matériaux : quels silicones sont biocompatibles ?
Tous les types de silicone ne conviennent pas aux applications médicales. La pureté, le système de réticulation et les additifs utilisés sont déterminants :
RTV-2 Silicones à réticulation par addition
Silicones bicomposants vulcanisant à température ambiante avec catalyseur au platine. Ils durcissent sans dégagement de sous-produits et atteignent des degrés de pureté élevés. Bluesil RTV 141 et les produits similaires sont disponibles en versions biocompatibles. Applications typiques : prototypes, joints, masses d'empreinte pour prothèses.
LSR (caoutchouc silicone liquide)
Silicones liquides pour moulage par injection, également réticulés au platine. Pureté et reproductibilité maximales, idéales pour les grandes séries. Standard dans la technologie médicale pour les cathéters, les valves, les membranes, les articles pour bébés. Les températures de processus de 150 à 200 °C permettent des temps de cycle rapides.
HTV (vulcanisation à haute température)
Silicones solides réticulables à haute température. Durcissement à 150-200 °C, disponibles en grades biocompatibles. Utilisation pour tuyaux, pièces moulées, revêtements textiles. Généralement réticulés au peroxyde, un post-réticulation minutieuse est donc essentielle.
gels de silicone
Silicones très souples (Shore 00), non entièrement réticulés. Utilisation dans les patchs cicatriciels, les coussins rembourrés pour prothèses, les capteurs portables. Les gels biocompatibles doivent être particulièrement purs, car ils sont souvent en contact avec une grande surface de peau.
Important : la biocompatibilité n'est pas une propriété intrinsèque du matériau, mais dépend du lot de matières premières, du processus de fabrication et du traitement ultérieur. Demandez à votre fournisseur les fiches techniques des matériaux et les documents relatifs à la biocompatibilité.
Consignes de mise en œuvre pour les silicones biocompatibles
Même le silicone biocompatible le plus performant peut perdre ses propriétés s'il n'est pas traité correctement. Exigences essentielles :
environnement de salle blanche
Les dispositifs médicaux doivent être traités au minimum selon la classe ISO 8 (classe de salle blanche 100 000). Les particules, les fibres et la contamination microbienne doivent être évitées. Portez des gants – le contact avec la peau laisse des traces de graisse et de protéines.
prévention de la contamination
Utilisez des outils et des récipients de mélange séparés uniquement pour les matériaux biocompatibles. Les silicones absorbent facilement les plastifiants contenus dans les tuyaux en PVC ou les résidus d'agents de démoulage. Ces migrants peuvent avoir une influence négative sur les tests de biocompatibilité.
Post-cure (post-durcissement)
Après la réticulation, des composants volatils (COV) restent souvent dans le matériau. Un traitement thermique ultérieur (généralement 4 heures à 200 °C ou 24 heures à 150 °C) réduit les monomères résiduels et les silicones à faible poids moléculaire. Cela améliore non seulement les propriétés mécaniques, mais aussi la biocompatibilité.
extraction
Certains fabricants procèdent en outre à une extraction par solvant (par exemple à l'hexane ou à l'éthanol) afin d'éliminer les substances extractibles. Ceci est particulièrement important pour les implants. Notez toutefois qu'un nettoyage agressif peut également altérer la structure du matériau.
Applications des silicones biocompatibles dans la technologie médicale
Les silicones biocompatibles se sont imposées dans de nombreux domaines médicaux :
implants
Implants mammaires, prothèses articulaires, implants cochléaires, shunts pour hydrocéphalie. Ces applications imposent des exigences très élevées en matière de stabilité à long terme et de compatibilité tissulaire. LSR typique avec test ISO 10993 complet.
Cathéters et tubes
Cathéters urinaires, cathéters veineux, sondes d'alimentation, tubes de drainage. La surface lisse du silicone réduit le risque de thrombose et la formation de biofilm. La réticulation au platine empêche les résidus cytotoxiques.
Prothèses et orthèses
Prothèses (prothèses de doigts, de nez, d'oreilles), semelles, manchons pour prothèses de jambe. Le silicone offre un toucher et une translucidité similaires à ceux de la peau. La biocompatibilité doit être garantie pendant de nombreuses années d'utilisation.
Dispositifs médicaux portables
Boîtiers pour pompes à insuline, patchs capteurs, bracelets de montres connectées pour la surveillance des signes vitaux. Gels de silicone ou RTV-2 souple pour le contact avec la peau, même en cas de transpiration et de mouvement.
appareils de diagnostic
Joints dans les appareils d'analyse sanguine, membranes dans les systèmes Lab-on-Chip, tuyaux dans les appareils de dialyse. Pas d'exposition directe des patients, mais le contact avec les fluides corporels exige une biocompatibilité.
Procédés de stérilisation et leur effet sur les silicones
Les dispositifs médicaux doivent être commercialisés à l'état stérile. Le choix du procédé de stérilisation influence les propriétés des matériaux :
| Procédure | Température/méthode | Compatibilité avec les silicones | répercussions |
|---|---|---|---|
| autoclavage | 121–134 °C, vapeur saturée, 15–30 min | ✓ Très bien adapté | Aucun dommage, éventuellement légère décoloration sur les matériaux clairs |
| rayonnement gamma | 25 à 50 kGy de rayonnement ionisant | ✓ Convient, mais vérification nécessaire | Peut augmenter le degré de réticulation (durcissement) ou scinder les chaînes (ramollissement), en fonction de la dose et de la formulation. |
| Oxyde d'éthylène (EtO) | 37–63 °C, gaz EtO, plusieurs heures | ✓ Très bien adapté | Aucune modification mécanique, mais un dégazage suffisant est nécessaire (les résidus d'EtO sont toxiques) |
| Plasma (H₂O₂) | 40–50 °C, plasma de peroxyde d'hydrogène | ✓ Convient | Très doux, ne laisse aucun résidu, mais processus lent |
Recommandation : vérifiez à nouveau les propriétés du matériau après la stérilisation. La résistance à la traction, l'allongement et la dureté Shore peuvent varier. Consignez la méthode de stérilisation validée dans le dossier principal de l'appareil et ne vous en écartez pas.
Foire aux questions (FAQ)
Silicones biocompatibles pour vos applications médicales
Vous développez un dispositif médical et avez besoin d'aide pour choisir les matériaux ? SILITECH vous conseille sur les silicones biocompatibles, les technologies de transformation et les exigences réglementaires. Forts de plus de 30 ans d'expérience dans le domaine de la technologie médicale, nous connaissons les exigences des normes ISO 10993, USP Classe VI et MDR.
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