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Matériaux :Les composés médicaux PEBA et TPU modifiés résistent à la dégradation hydrolytique

En collaboration avec l'un des principaux fabricants de dispositifs médicaux, Clariant Plastics &Coatings Healthcare Polymer Solutions, Charlotte, Caroline du Nord, a achevé le développement et les tests de nouveaux composés thermoplastiques spécialement formulés pour résister à la dégradation causée par l'exposition à une humidité et à une température élevées. La nouvelle technologie est particulièrement cruciale dans les résines qui incorporent des charges élevées de métaux radio-opaques, car ces charges sont connues pour exacerber l'effet de dégradation.

Commercialisés sous la marque Mevopur des matériaux de qualité médicale de Clariant, les nouveaux composés modifiés PEBA (polyéther bloc amide) et TPU, présentés au MD&M West 2020, devraient être particulièrement utiles dans des applications telles que les cathéters médicaux.

Les cathéters sont généralement constitués de matériaux relativement souples et flexibles comme le PEBA ou certains TPU. Ces matériaux contiennent généralement des charges métalliques comme du tungstène ou du carbure de tungstène afin que les médecins et les techniciens puissent voir la position exacte du cathéter sous fluoroscopie aux rayons X. Mais, selon Steve Duckworth, responsable mondial du marketing et du développement commercial, lorsqu'elles sont exposées à la chaleur et à l'humidité au fil du temps, les chaînes polymères responsables du développement de propriétés physiques et mécaniques critiques se brisent. À son tour, la fonctionnalité de l'appareil – et la sécurité du patient – ​​peuvent être sérieusement compromises. Ces effets d'hydrolyse peuvent se produire même avec de très petites quantités d'humidité piégées à la surface du polymère, des ingrédients de charge ou sur les pastilles du composé, note-t-il.

La nouvelle technologie de Clariant est une combinaison de techniques de traitement exclusives et d'additifs qui servent à rendre le polymère résistant à la dégradation hydrolytique. Des tests de vieillissement accéléré menés sur des tubes extrudés et des échantillons de test moulés par injection montrent une amélioration significative de la résistance par rapport aux matériaux non modifiés.

L'une des premières indications de rupture de chaîne (scission) est une augmentation de l'indice de fluidité à l'état fondu (MFI) ou une réduction de la viscosité, à mesure que les chaînes deviennent plus courtes. Le MFI d'un composé standard PEBA Shore 35D chargé à 74 % de tungstène a été comparé à un composé modifié par Mevopur par ailleurs équivalent sur une période de 26 semaines. Au cours des premières semaines seulement, il y a eu une augmentation significative de la fluidité à l'état fondu de la résine standard, et après la quatrième semaine, le MFI n'était plus mesurable. En revanche, le composé Mevopur n'a montré presque aucun changement. La différence observée était encore plus importante lors des tests lorsque des matériaux remplis de carbure de tungstène étaient utilisés.

Lorsque les mêmes matériaux ont été moulés dans des barres d'essai de traction et mesurés pour la résistance à la traction et l'allongement, les échantillons non modifiés ont vu leurs propriétés critiques diminuer de 20 à 25 % au cours de la période d'essai de 26 semaines, tandis que les échantillons de Mevopur sont restés proches de 100 %. Dans d'autres tests de propriétés mécaniques, la différence de résultats pour les matériaux chargés de carbure de tungstène était beaucoup plus prononcée.

« La qualité et la fiabilité finales des composants du cathéter reposent sur la stabilité et la prévisibilité des propriétés des matériaux polymères dans un large éventail de conditions. Nos tests sur les nouveaux composés radio-opaques Mevopur montrent que le risque de dégradation des polymères par hydrolyse peut être considérablement réduit afin que la prévisibilité puisse être restaurée. Cela démontre également l'importance d'une collaboration à long terme entre le fabricant de l'appareil et un fournisseur de matériaux comme Clariant », déclare Duckworth.

Clariant fabrique des concentrés et des composés Mevopur dans son usine certifiée EN:ISO13485-2016 à Lewiston Maine, qui fait partie d'un réseau mondial d'installations ISO13485 qui comprend également des sites en Europe et en Asie. L'expertise dédiée de l'équipe Solutions de polymères pour soins de santé de Clariant a développé des produits du PE au PEEK en utilisant des ingrédients pré-testés USP Classe VI, ISO10993. Le portefeuille Mevopur comprend du PEBA, du TPU, du nylon 12, ainsi que diverses charges radio-opaques, depuis plus de 10 ans. Les polymères fluorés ont récemment été ajoutés au portefeuille.


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