Polisiloxani cu Aplicatii Medicale

Polisiloxani cu aplicații medicale

Derivații organici (cu legaturi Si-C) care fac parte din această clasă au fost cercetați extensiv, mai ales datorita posibilităților vaste de aplicare în diferite domenii (medicină, electronică, materiale refractare, optică, elastomeri, materiale fluide, etc.) (1).

Primul compus organometalic cu siliciul, Si(OC2H5)4 tetraetilsilanul, a fost obținut în 1863 de către Friedel și Crafts.In perioada 1901 – 1944, F. S. Kipping a publicat ~ 50 de studii efectuate în vederea elucidării chimiei compușilor organosilicici și a proprietăților optice ale acestora. obtinand derivați cu legături Si-O-Si, cu structuri înlănțuite pe care i-a numit siliconi. Denumirea a fost generata de proprietatea că acești derivați ar putea elimina moleculele de apă, transformându-se în analogi cu siliciu ai cetonelor (R2Si=O). Acești compuși, derivați organici cu schelet siloxanic, au căpătat o importanță comercială deosebită în domeniul fluidelor polisiloxanice, a cauciucurilor, rășinilor, etc, termenul de “siliconi” se mai folosește și astăzi.

Sinteza derivaților cu siliciu este realizată la scară industrială pentru prima dată în perioada 1942 – 1947 (Dow Corming Corporation, în Midland, Michigam). Domeniul a căpătat o importanță și mai mare în 1947, când General Electric Company a construit o fabrică în Waterfold, New York, unde s-au sintetizat metilclorosilanii din CH3Cl și siliciu metalic (1).

Dintre polimerii anorganici, polisiloxanii au fost cel mai mult studiați datorită aplicațiilor comerciale multiple pe care le au aceștia. Prezența legăturilor Si – O (ESi-O=420) în scheletul polimerului imprimă polisiloxanilor o stabilitate termică deosebită, ceea ce face posibilă utilizarea acestora ca elastomeri performanți sau ca agenți de transfer termic. Natura legăturilor chimice dar și caracteristicile grupărilor laterale imprimă lanțului polisiloxanic o energie liberă de suprafață foarte joasă și implicit proprietăți neobișnuite, unice. De exemplu, diferența mare de volum dintre cei doi atomi ce alternează în lanț (atomul de oxigen, nesubstituit și atomul de siliciu, substituit) influențează mult modul de împachetare în solid și proprietățile solidului. Cele mai importante proprietăți fizice ale siloxanilor sunt: structura moleculară, flexibilitatea, temperatura de tranziție, permeabilitatea și rezistența temică.

Dintre aplicațiile tehnice cunoscute se evidențiază: fluide performante, elastomeri, membrane de separare, fotorezistori, lentile de contact, implanturi pentru organismul uman, etc. De asemenea, unii polisiloxani se pot folosi ca precursori pentru alte materiale performante cum sunt materialele ceramice cu rezistență termică și mecanică ridicată (1).

O proprietate foarte importanta care fac din acesti polimeri materiale optime pentru aplicatii medicale o reprezinta biocompatibilitatea .

În cadrul dispozitivelor cu aplicații în medicină și farmacie, polisiloxanii si fluidele siliconice sunt folosiți datorită biocompatibilității pe care o manisfestă într-o mare varietate de forme, de la compuși volatili și oligomeri mici la polimeri cu mase moleculare mari, cu viscozități cuprinse între la , compuși viscoelastici și elastomeri reticulați.

Biocompatibilitatea este definită ca fiind: abilitatea unui material de a funcționa în prezența unui organism gazdă, într-o ”situație specifică” (2, 3). Impactul pe care îl au aceste biomateriale asupra mediului gazdă a fost evaluat în conformitate cu standardele USP și Europene aprobate, alături de performanțele cerute pentru aplicațiile dorite.

În general, polisiloxanii de uz medical și în particular fluidele PDMS sau elastomerii pe bază PDMS îndeplinesc criteriile standardizate, incluzând comportarea non-iritanta și non-sensibilă, care explica astfel larga lor utilizare în aplicații precum îngrijirea personală și îngrijirea pielii.

Datorită folosirii polisiloxanilor în dispozitive medicale, inclusiv implanturile de lungă durată, aceștia sunt recunoscuți ca materiale biocompatibile.

Polisiloxanii funcționează bine, așa cum au arătat studiile realizate, până în prezent, pe elastomerii pe bază PDMS cu biocompatibilitate bună care au fost extrași din corpul implantat (tabelul 1) (3).

Siliconii care conțin în catenele laterale alte grupe decât metil (Me) sunt mai puțin folosiți, polimerii PDMS fiind materialele preferate pentru aplicații medicale

Compoziția lor este bine stabilită. Polimerii de tip PDMS nu au nevoie de stabilizatori datorită faptului că au un Tg mic. Studiile de hemocompatibilitate au indicat că tubulatura din silicon este mai bună decât cea din PVC (4). Pentru oligomerii siloxanici s-au efectuat studii care au presupus investigarea impurităților prezente în diverși compuși (urme de catalizatori, acizi sau baze folosite în timpul procesului de polimerizare etc) precum și determinarea toxicității lor.

Pe lângă biocompatibilitate, siliconii prezintă și alte proprietăți care contribuie la folosirea lor în aplicații medicale și farmaceutice:

• Deoarece au o tensiune superficială mică (), polimerii PDMS au capacitatea de a se împrăștia ușor putând forma astfel filme peste diverse substraturi precum pielea sau propriile lui filme(5).

• Datorită compartării lor viscoelastice, rășinile siliconice ranforsate sau elatomerii parțial reticulați ( de exemplu gelurile) prezintă proprietăți sensibile la presiune. Comportarea lor ușor elastică face ca astfel de siliconi să fie materialele corespunzătoare pentru aplicații ce presupun contactul cu țesuturile biologice, datorită capacității lor de a minimiza riscul apariției de traume la interfață (de exemplu: forță mică de rupere a pielii, îndepărtare ușoară, nu aderă la zona rănită). Aceste caracteristici permit folosirea lor în transportul transdermic de medicamente și în aplicații de îngrijire ale rănilor prin crearea de grefe sau pansamente aplicate pe piele care determină un impact minim la contactul cu zona lezată.

• Datorită permeabilității ridicate, siliconii permit difuzia unei game variate de substanțe precum gaze ( oxigen, dioxid de carbon, vapori de apă), sau a unor principii active (extracte din plante, medicamente sau chiar proteine). Astfel se explică folosirea lor în domeniul îngrijiriii corporale și în îngrijirea pielii, sau în componența unor plasturi pentru acoperirea rănilor. Această proprietate explică și aplicabilitatea lor ca adezivi sau ca elastomeri în sisteme de eliberare controlată de medicamente (6).

Datorită stabilității lor siliconii sunt ușor de sterilizat prin fierbere sau folosind etilen oxid (ETO).

Sterilizarea cu raze gama sau beta cere mai multe metode de precauție deoarece aceste radiații pot cauza reacții radicalice.

Ca un cadru general, aplicațiile medicale și farmaceutice ale siliconilor sunt determinate de o asociere de proprietăți, așa cum se poate observa și în tabelul 1 de mai jos.

Tabelul 1: Corelare între materiale siliconice, performanță și aplicații

Bibliografie

Black, J.- Biological Performance of Materials: Fundamentals of Biocompatibility, Marcel Dekker: NewYork, 1992; 33

Black, J.- Biological Performance of Materials: Fundamentals of Biocompatibility, Marcel Dekker: NewYork, 1992; 3-28.

Remes, A.; Williams, D.F.- Biomaterials 1992, 13 (11), 731.

Harmand, M. F.; and Briquet, F. – Biomaterials 1999, 20 (17), 1561.

Silicone Adhesives in Healthcare Applications, Dow Corning technical paper, Form No. 52-1057-01.

Liu, J. C.; Tan, E. L.; Chiang, C. C.; Tojo, K.; Chien, Y. W.- Drug Dev. Ind. Pharm. 1985, 11 (6-7),1373.

Bibliografie

Black, J.- Biological Performance of Materials: Fundamentals of Biocompatibility, Marcel Dekker: NewYork, 1992; 33

Black, J.- Biological Performance of Materials: Fundamentals of Biocompatibility, Marcel Dekker: NewYork, 1992; 3-28.

Remes, A.; Williams, D.F.- Biomaterials 1992, 13 (11), 731.

Harmand, M. F.; and Briquet, F. – Biomaterials 1999, 20 (17), 1561.

Silicone Adhesives in Healthcare Applications, Dow Corning technical paper, Form No. 52-1057-01.

Liu, J. C.; Tan, E. L.; Chiang, C. C.; Tojo, K.; Chien, Y. W.- Drug Dev. Ind. Pharm. 1985, 11 (6-7),1373.