Siliconi biocompatibili: panoramica delle norme ISO 10993 e USP Classe VI
Nella tecnologia medica, la sicurezza dei pazienti è una priorità assoluta. I siliconi che entrano in contatto diretto o indiretto con il corpo umano devono soddisfare severi requisiti di biocompatibilità. Questa guida spiega i due standard più importanti, ISO 10993 e USP Classe VI, e illustra gli aspetti che gli sviluppatori devono considerare nella scelta dei materiali e dei processi di lavorazione.
Perché la biocompatibilità è fondamentale per i siliconi
Biocompatibilità significa che un materiale non provoca reazioni dannose nell'organismo vivente. Nel caso dei dispositivi medici, non si tratta solo di una questione di qualità, ma di un obbligo normativo. Il regolamento europeo sui dispositivi medici (MDR 2017/745) e la FDA statunitense richiedono materiali comprovatamente biocompatibili per tutti i prodotti a contatto con il corpo.
Per i produttori ciò significa che senza una prova documentata di biocompatibilità non è possibile ottenere l'autorizzazione all'immissione in commercio. In Svizzera, Swissmedic verifica la conformità alle norme pertinenti nell'ambito della procedura di autorizzazione. Anche dal punto di vista della responsabilità civile, la scelta dei materiali è fondamentale: in caso di incidenti causati da materiali inadeguati, si rischiano ingenti richieste di risarcimento danni e perdite di reputazione.
I siliconi offrono naturalmente molti vantaggi per le applicazioni mediche: sono chimicamente inerti, resistenti alla temperatura, stabili all'invecchiamento e presentano una bassa energia superficiale. Tuttavia, non tutti i siliconi sono automaticamente biocompatibili. La qualità delle materie prime, gli additivi, i sistemi catalitici e la lavorazione sono fattori decisivi.
ISO 10993: spiegazione della serie di norme
La norma ISO 10993 è una serie di norme riconosciute a livello internazionale per la valutazione biologica dei dispositivi medici. Comprende oltre 20 parti che trattano diversi aspetti della biocompatibilità. Per i siliconi sono particolarmente rilevanti:
- 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: Test di citotossicità (cellulotossicità) – il test di base per quasi tutti i materiali
- ISO 10993-10: test di irritazione e tossicità cutanea – importante per i prodotti a contatto con la pelle
- ISO 10993-11: Test di tossicità sistemica – per impianti e prodotti a contatto prolungato con il corpo
Un malinteso frequente: la norma ISO 10993 non è un "certificato per un materiale", bensì un concetto di prova per il dispositivo medico finito nella sua configurazione finale. Un tubo in silicone può essere considerato biocompatibile in un dispositivo, ma non in un altro, a seconda del metodo di sterilizzazione, della durata del contatto e di altri componenti.
Tenere presente il Device Master Record
Il test di biocompatibilità si riferisce sempre al prodotto finale definito nel Device Master Record (DMR). Qualsiasi modifica al materiale, alla lavorazione o alla sterilizzazione richiede una nuova valutazione della biocompatibilità. Documentate accuratamente tutte le specifiche dei materiali e i cambiamenti di fornitore.
USP Classe VI: lo standard statunitense
La United States Pharmacopeia (USP) Classe VI è uno standard più datato, ma ancora molto diffuso negli Stati Uniti, per i materiali biocompatibili. Comprende tre test principali:
- Test di iniezione sistemica: estratti del materiale vengono iniettati nei topi, monitoraggio delle reazioni tossiche
- Test intracutaneo: iniezione sotto la pelle dei conigli per verificare la presenza di irritazioni locali.
- Test di impianto: campioni di materiale vengono impiantati sottocute e sottoposti a esame istologico dopo diverse settimane.
La classe VI USP è considerata un test molto rigoroso, ma meno differenziato rispetto alla norma ISO 10993. Valuta il materiale in modo generico, senza distinguere tra i diversi tipi di contatto. Un materiale che soddisfa i requisiti della classe VI USP soddisfa di norma anche molti requisiti della norma ISO 10993, ma non è detto che sia vero anche il contrario.
Quando quale standard? Per il mercato europeo è determinante la norma ISO 10993. I clienti statunitensi e la FDA richiedono spesso anche la USP Classe VI. Molti produttori di siliconi biocompatibili eseguono entrambi i test per garantire l'accettazione sul mercato globale.
ISO 10993 vs USP Classe VI: confronto diretto
| criterio | ISO 10993 | Classe VI USP |
|---|---|---|
| Origine | Internazionale (ISO), preferito in Europa | USA (Farmacopea degli Stati Uniti) |
| Ambito del test | Modulare, basato sul rischio in base al tipo e alla durata del contatto | Tre test standard per tutti i materiali |
| flessibilità | Alto – I test vengono selezionati in base all'applicazione | Basso – sempre gli stessi tre test |
| accettazione | In tutto il mondo, in particolare UE, Svizzera, Asia | USA, sempre più riconosciuto anche a livello internazionale |
| durata del test | A seconda dei pezzi, da 2 a 12 settimane | Tipicamente 4-6 settimane |
| Costi | Variabile, a seconda dei test selezionati (CHF 5'000–25'000) | Fisso, circa CHF 8'000–12'000 |
| Validità normativa | Conforme alle normative MDR/IVDR, accettato dalla FDA | Conforme alla FDA, non sempre sufficiente per l'UE |
Tipi di materiali: quali siliconi sono biocompatibili?
Non tutti i tipi di silicone sono adatti alle applicazioni mediche. I fattori decisivi sono la purezza, il sistema di reticolazione e gli additivi utilizzati:
RTV-2 Siliconi reticolanti per addizione
Siliconi bicomponenti vulcanizzanti a temperatura ambiente con catalizzatore al platino. Induriscono senza separazione di sottoprodotti e raggiungono elevati gradi di purezza. Bluesil RTV 141 e prodotti simili sono disponibili in varianti biocompatibili. Applicazioni tipiche: prototipi, guarnizioni, materiali per impronte per epitesi.
LSR (gomma siliconica liquida)
Siliconi liquidi per stampaggio a iniezione, anch'essi reticolati al platino. Massima purezza e riproducibilità, ideali per grandi serie. Standard nella tecnologia medica per cateteri, valvole, membrane, articoli per neonati. Le temperature di processo di 150-200 °C consentono tempi di ciclo rapidi.
HTV (vulcanizzazione ad alta temperatura)
Siliconi solidi reticolabili ad alta temperatura. Indurimento a 150-200 °C, disponibili in gradi biocompatibili. Impiego per tubi flessibili, pezzi stampati, rivestimenti tessili. Reticolazione prevalentemente perossidica, pertanto è fondamentale un'accurata post-reticolazione.
gel di silicone
Siliconi molto morbidi (Shore 00), non completamente reticolati. Impiego in cerotti per cicatrici, cuscini imbottiti per protesi, sensori indossabili. I gel biocompatibili devono essere particolarmente puri, poiché spesso vengono a contatto con ampie superfici cutanee.
Importante: la biocompatibilità non è una proprietà intrinseca del materiale, ma dipende dal lotto di materie prime, dal processo di produzione e dal trattamento successivo. Richiedete al fornitore le schede tecniche dei materiali e la documentazione relativa alla biocompatibilità.
Istruzioni per la lavorazione dei siliconi biocompatibili
Anche il silicone biocompatibile migliore può perdere le sue proprietà se la lavorazione non è corretta. Requisiti fondamentali:
ambiente sterile
I dispositivi medici devono essere lavorati almeno nella classe ISO 8 (classe di camera bianca 100.000). È necessario evitare la contaminazione da particelle, fibre e microbi. Indossare guanti: il contatto con la pelle lascia tracce di grassi e proteine.
Prevenzione della contaminazione
Utilizzare strumenti e contenitori di miscelazione separati solo per materiali biocompatibili. I siliconi assorbono facilmente i plastificanti dai tubi in PVC o i residui degli agenti distaccanti. Questi migranti possono influenzare negativamente i test di biocompatibilità.
Post-cura (post-indurimento)
Dopo la reticolazione, spesso nel materiale rimangono componenti volatili (COV). Un trattamento termico successivo (in genere 4 ore a 200 °C o 24 ore a 150 °C) riduce i monomeri residui e i siliconi a basso peso molecolare. Ciò migliora non solo le proprietà meccaniche, ma anche la biocompatibilità.
estrazione
Alcuni produttori eseguono anche un'estrazione con solventi (ad esempio con esano o etanolo) per rimuovere le sostanze estraibili. Ciò è particolarmente importante nel caso degli impianti. Si noti tuttavia che una pulizia aggressiva può influire anche sulla struttura del materiale.
Applicazioni dei siliconi biocompatibili nella tecnologia medica
I siliconi biocompatibili si sono affermati in numerosi settori medici:
impianti
Protesi mammarie, componenti protesiche articolari, impianti cocleari, shunt per idrocefalo. In questi casi sono richiesti i massimi requisiti in termini di stabilità a lungo termine e compatibilità tissutale. Tipicamente LSR con test ISO 10993 completi.
Cateteri e tubi
Cateteri urinari, cateteri venosi, sonde di alimentazione, tubi di drenaggio. La superficie liscia del silicone riduce il rischio di trombosi e la formazione di biofilm. La reticolazione al platino impedisce la formazione di residui citotossici.
Protesi e ortesi
Epitesi (protesi delle dita, del naso, delle orecchie), plantari, liner per protesi delle gambe. Il silicone consente una sensazione tattile simile alla pelle e traslucenza. Deve essere garantita la biocompatibilità per molti anni di utilizzo.
Dispositivi medici indossabili
Alloggiamenti per pompe per insulina, cerotti sensoriali, cinturini per smartwatch per il monitoraggio dei parametri vitali. Gel siliconici o RTV-2 morbido per il contatto con la pelle, anche in caso di sudorazione e movimento.
apparecchi diagnostici
Guarnizioni negli apparecchi per l'analisi del sangue, membrane nei sistemi Lab-on-Chip, tubi flessibili nelle macchine per dialisi. Nessuna esposizione diretta dei pazienti, ma il contatto con i fluidi corporei richiede biocompatibilità.
Procedimenti di sterilizzazione e loro effetto sui siliconi
I dispositivi medici devono essere immessi sul mercato in condizioni di sterilità. La scelta del processo di sterilizzazione influisce sulle proprietà dei materiali:
| Procedimento | Temperatura/Metodo | Idoneità per siliconi | effetti |
|---|---|---|---|
| autoclavaggio | 121–134 °C, vapore saturo, 15–30 min | ✓ Molto adatto | Nessun danno, eventualmente leggero scolorimento nei materiali chiari |
| radiazione gamma | 25–50 kGy di radiazioni ionizzanti | ✓ Adatto, ma necessita di verifica | Può aumentare il grado di reticolazione (indurimento) o scindere le catene (ammorbidimento), a seconda della dose e della formulazione. |
| Ossido di etilene (EtO) | 37–63 °C, gas EtO, diverse ore | ✓ Molto adatto | Nessuna modifica meccanica, ma è necessario un degassamento sufficiente (i residui di EtO sono tossici) |
| Plasma (H₂O₂) | 40–50 °C, plasma di perossido di idrogeno | ✓ Adatto | Molto delicato, non lascia residui, ma è un processo lento. |
Raccomandazione: verificare nuovamente le proprietà dei materiali dopo la sterilizzazione. La resistenza alla trazione, l'allungamento e la durezza Shore possono subire variazioni. Documentare il metodo di sterilizzazione convalidato nel Device Master Record e non discostarsi da esso.
Domande frequenti (FAQ)
Siliconi biocompatibili per le vostre applicazioni nel campo della tecnologia medica
State sviluppando un dispositivo medico e avete bisogno di assistenza nella scelta dei materiali? SILITECH vi fornisce consulenza sui siliconi biocompatibili, sulle tecnologie di lavorazione e sui requisiti normativi. Con oltre 30 anni di esperienza nel settore della tecnologia medica, conosciamo bene i requisiti delle norme ISO 10993, USP Classe VI e MDR.
SILITECH AG
Worbstrasse 173
3073 Gümligen, Svizzera
Tel: +41 31 398 50 70
E-mail: info@silitech.ch
Siliconi biocompatibili: panoramica delle norme ISO 10993 e USP Classe VI
Nella tecnologia medica, la sicurezza dei pazienti è una priorità assoluta. I siliconi che entrano in contatto diretto o indiretto con il corpo umano devono soddisfare severi requisiti di biocompatibilità. Questa guida spiega i due standard più importanti, ISO 10993 e USP Classe VI, e illustra gli aspetti che gli sviluppatori devono considerare nella scelta dei materiali e dei processi di lavorazione.
Perché la biocompatibilità è fondamentale per i siliconi
Biocompatibilità significa che un materiale non provoca reazioni dannose nell'organismo vivente. Nel caso dei dispositivi medici, non si tratta solo di una questione di qualità, ma di un obbligo normativo. Il regolamento europeo sui dispositivi medici (MDR 2017/745) e la FDA statunitense richiedono materiali comprovatamente biocompatibili per tutti i prodotti a contatto con il corpo.
Per i produttori ciò significa che senza una prova documentata di biocompatibilità non è possibile ottenere l'autorizzazione all'immissione in commercio. In Svizzera, Swissmedic verifica la conformità alle norme pertinenti nell'ambito della procedura di autorizzazione. Anche dal punto di vista della responsabilità civile, la scelta dei materiali è fondamentale: in caso di incidenti causati da materiali inadeguati, si rischiano ingenti richieste di risarcimento danni e perdite di reputazione.
I siliconi offrono naturalmente molti vantaggi per le applicazioni mediche: sono chimicamente inerti, resistenti alla temperatura, stabili all'invecchiamento e presentano una bassa energia superficiale. Tuttavia, non tutti i siliconi sono automaticamente biocompatibili. La qualità delle materie prime, gli additivi, i sistemi catalitici e la lavorazione sono fattori decisivi.
ISO 10993: spiegazione della serie di norme
La norma ISO 10993 è una serie di norme riconosciute a livello internazionale per la valutazione biologica dei dispositivi medici. Comprende oltre 20 parti che trattano diversi aspetti della biocompatibilità. Per i siliconi sono particolarmente rilevanti:
- 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: Test di citotossicità (cellulotossicità) – il test di base per quasi tutti i materiali
- ISO 10993-10: test di irritazione e tossicità cutanea – importante per i prodotti a contatto con la pelle
- ISO 10993-11: Test di tossicità sistemica – per impianti e prodotti a contatto prolungato con il corpo
Un malinteso frequente: la norma ISO 10993 non è un "certificato per un materiale", bensì un concetto di prova per il dispositivo medico finito nella sua configurazione finale. Un tubo in silicone può essere considerato biocompatibile in un dispositivo, ma non in un altro, a seconda del metodo di sterilizzazione, della durata del contatto e di altri componenti.
Tenere presente il Device Master Record
Il test di biocompatibilità si riferisce sempre al prodotto finale definito nel Device Master Record (DMR). Qualsiasi modifica al materiale, alla lavorazione o alla sterilizzazione richiede una nuova valutazione della biocompatibilità. Documentate accuratamente tutte le specifiche dei materiali e i cambiamenti di fornitore.
USP Classe VI: lo standard statunitense
La United States Pharmacopeia (USP) Classe VI è uno standard più datato, ma ancora molto diffuso negli Stati Uniti, per i materiali biocompatibili. Comprende tre test principali:
- Test di iniezione sistemica: estratti del materiale vengono iniettati nei topi, monitoraggio delle reazioni tossiche
- Test intracutaneo: iniezione sotto la pelle dei conigli per verificare la presenza di irritazioni locali.
- Test di impianto: campioni di materiale vengono impiantati sottocute e sottoposti a esame istologico dopo diverse settimane.
La classe VI USP è considerata un test molto rigoroso, ma meno differenziato rispetto alla norma ISO 10993. Valuta il materiale in modo generico, senza distinguere tra i diversi tipi di contatto. Un materiale che soddisfa i requisiti della classe VI USP soddisfa di norma anche molti requisiti della norma ISO 10993, ma non è detto che sia vero anche il contrario.
Quando quale standard? Per il mercato europeo è determinante la norma ISO 10993. I clienti statunitensi e la FDA richiedono spesso anche la USP Classe VI. Molti produttori di siliconi biocompatibili eseguono entrambi i test per garantire l'accettazione sul mercato globale.
ISO 10993 vs USP Classe VI: confronto diretto
| criterio | ISO 10993 | Classe VI USP |
|---|---|---|
| Origine | Internazionale (ISO), preferito in Europa | USA (Farmacopea degli Stati Uniti) |
| Ambito del test | Modulare, basato sul rischio in base al tipo e alla durata del contatto | Tre test standard per tutti i materiali |
| flessibilità | Alto – I test vengono selezionati in base all'applicazione | Basso – sempre gli stessi tre test |
| accettazione | In tutto il mondo, in particolare UE, Svizzera, Asia | USA, sempre più riconosciuto anche a livello internazionale |
| durata del test | A seconda dei pezzi, da 2 a 12 settimane | Tipicamente 4-6 settimane |
| Costi | Variabile, a seconda dei test selezionati (CHF 5'000–25'000) | Fisso, circa CHF 8'000–12'000 |
| Validità normativa | Conforme alle normative MDR/IVDR, accettato dalla FDA | Conforme alla FDA, non sempre sufficiente per l'UE |
Tipi di materiali: quali siliconi sono biocompatibili?
Non tutti i tipi di silicone sono adatti alle applicazioni mediche. I fattori decisivi sono la purezza, il sistema di reticolazione e gli additivi utilizzati:
RTV-2 Siliconi reticolanti per addizione
Siliconi bicomponenti vulcanizzanti a temperatura ambiente con catalizzatore al platino. Induriscono senza separazione di sottoprodotti e raggiungono elevati gradi di purezza. Bluesil RTV 141 e prodotti simili sono disponibili in varianti biocompatibili. Applicazioni tipiche: prototipi, guarnizioni, materiali per impronte per epitesi.
LSR (gomma siliconica liquida)
Siliconi liquidi per stampaggio a iniezione, anch'essi reticolati al platino. Massima purezza e riproducibilità, ideali per grandi serie. Standard nella tecnologia medica per cateteri, valvole, membrane, articoli per neonati. Le temperature di processo di 150-200 °C consentono tempi di ciclo rapidi.
HTV (vulcanizzazione ad alta temperatura)
Siliconi solidi reticolabili ad alta temperatura. Indurimento a 150-200 °C, disponibili in gradi biocompatibili. Impiego per tubi flessibili, pezzi stampati, rivestimenti tessili. Reticolazione prevalentemente perossidica, pertanto è fondamentale un'accurata post-reticolazione.
gel di silicone
Siliconi molto morbidi (Shore 00), non completamente reticolati. Impiego in cerotti per cicatrici, cuscini imbottiti per protesi, sensori indossabili. I gel biocompatibili devono essere particolarmente puri, poiché spesso vengono a contatto con ampie superfici cutanee.
Importante: la biocompatibilità non è una proprietà intrinseca del materiale, ma dipende dal lotto di materie prime, dal processo di produzione e dal trattamento successivo. Richiedete al fornitore le schede tecniche dei materiali e la documentazione relativa alla biocompatibilità.
Istruzioni per la lavorazione dei siliconi biocompatibili
Anche il silicone biocompatibile migliore può perdere le sue proprietà se la lavorazione non è corretta. Requisiti fondamentali:
ambiente sterile
I dispositivi medici devono essere lavorati almeno nella classe ISO 8 (classe di camera bianca 100.000). È necessario evitare la contaminazione da particelle, fibre e microbi. Indossare guanti: il contatto con la pelle lascia tracce di grassi e proteine.
Prevenzione della contaminazione
Utilizzare strumenti e contenitori di miscelazione separati solo per materiali biocompatibili. I siliconi assorbono facilmente i plastificanti dai tubi in PVC o i residui degli agenti distaccanti. Questi migranti possono influenzare negativamente i test di biocompatibilità.
Post-cura (post-indurimento)
Dopo la reticolazione, spesso nel materiale rimangono componenti volatili (COV). Un trattamento termico successivo (in genere 4 ore a 200 °C o 24 ore a 150 °C) riduce i monomeri residui e i siliconi a basso peso molecolare. Ciò migliora non solo le proprietà meccaniche, ma anche la biocompatibilità.
estrazione
Alcuni produttori eseguono anche un'estrazione con solventi (ad esempio con esano o etanolo) per rimuovere le sostanze estraibili. Ciò è particolarmente importante nel caso degli impianti. Si noti tuttavia che una pulizia aggressiva può influire anche sulla struttura del materiale.
Applicazioni dei siliconi biocompatibili nella tecnologia medica
I siliconi biocompatibili si sono affermati in numerosi settori medici:
impianti
Protesi mammarie, componenti protesiche articolari, impianti cocleari, shunt per idrocefalo. In questi casi sono richiesti i massimi requisiti in termini di stabilità a lungo termine e compatibilità tissutale. Tipicamente LSR con test ISO 10993 completi.
Cateteri e tubi
Cateteri urinari, cateteri venosi, sonde di alimentazione, tubi di drenaggio. La superficie liscia del silicone riduce il rischio di trombosi e la formazione di biofilm. La reticolazione al platino impedisce la formazione di residui citotossici.
Protesi e ortesi
Epitesi (protesi delle dita, del naso, delle orecchie), plantari, liner per protesi delle gambe. Il silicone consente una sensazione tattile simile alla pelle e traslucenza. Deve essere garantita la biocompatibilità per molti anni di utilizzo.
Dispositivi medici indossabili
Alloggiamenti per pompe per insulina, cerotti sensoriali, cinturini per smartwatch per il monitoraggio dei parametri vitali. Gel siliconici o RTV-2 morbido per il contatto con la pelle, anche in caso di sudorazione e movimento.
apparecchi diagnostici
Guarnizioni negli apparecchi per l'analisi del sangue, membrane nei sistemi Lab-on-Chip, tubi flessibili nelle macchine per dialisi. Nessuna esposizione diretta dei pazienti, ma il contatto con i fluidi corporei richiede biocompatibilità.
Procedimenti di sterilizzazione e loro effetto sui siliconi
I dispositivi medici devono essere immessi sul mercato in condizioni di sterilità. La scelta del processo di sterilizzazione influisce sulle proprietà dei materiali:
| Procedimento | Temperatura/Metodo | Idoneità per siliconi | effetti |
|---|---|---|---|
| autoclavaggio | 121–134 °C, vapore saturo, 15–30 min | ✓ Molto adatto | Nessun danno, eventualmente leggero scolorimento nei materiali chiari |
| radiazione gamma | 25–50 kGy di radiazioni ionizzanti | ✓ Adatto, ma necessita di verifica | Può aumentare il grado di reticolazione (indurimento) o scindere le catene (ammorbidimento), a seconda della dose e della formulazione. |
| Ossido di etilene (EtO) | 37–63 °C, gas EtO, diverse ore | ✓ Molto adatto | Nessuna modifica meccanica, ma è necessario un degassamento sufficiente (i residui di EtO sono tossici) |
| Plasma (H₂O₂) | 40–50 °C, plasma di perossido di idrogeno | ✓ Adatto | Molto delicato, non lascia residui, ma è un processo lento. |
Raccomandazione: verificare nuovamente le proprietà dei materiali dopo la sterilizzazione. La resistenza alla trazione, l'allungamento e la durezza Shore possono subire variazioni. Documentare il metodo di sterilizzazione convalidato nel Device Master Record e non discostarsi da esso.
Domande frequenti (FAQ)
Siliconi biocompatibili per le vostre applicazioni nel campo della tecnologia medica
State sviluppando un dispositivo medico e avete bisogno di assistenza nella scelta dei materiali? SILITECH vi fornisce consulenza sui siliconi biocompatibili, sulle tecnologie di lavorazione e sui requisiti normativi. Con oltre 30 anni di esperienza nel settore della tecnologia medica, conosciamo bene i requisiti delle norme ISO 10993, USP Classe VI e MDR.
SILITECH AG
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