Biomateriale siliconice

Siliciu (silicon)

Siliciu (silicon)

• Etimologie: lat. silex (piatra tare)

• Este al doilea element ca răspandire pe Pamant, dupa oxigen. Cuartul este forma cristalina stabilă a bioxidului de siliciu, prezentandu-se in stare pura sub forma de cristale incolore.

• Siliciul este folosit ca materie primă în constructia dispozitivelor semiconductoare si in fabricarea celulelor solare.

Scurt istoric

• Jons Jakob Berzelius descopera siliciul prin reactia de reducere a fluorosilicatului de potasiu cu potasiu:

4K + K2SiF6 → Si + 6KF

• Prin reactia siliciului cu clorul a obtinut un compus volatil numit tetraclorosilan:

Si + 2Cl2 → SiCl4

• Tetraclorosilanul este utilizat in prezent la obtinerea siliciului de inalta puritate (prin hidrogenare), a fibrei optice sau a celulelor fotovoltaice.

Scurt istoric

• In 1863 Friedel si Krafts sintetizeaza primul compus organic pe baza de siliciu, tetraetilsilanul:

2Zn(C2H5)2 + SiCl4 → Si(C2H5)4 + 2ZnCl2

Ce sunt materialele siliconice utilizate in medicina?

• Biomaterialele pe baza de silicon sunt constituite dintr-o categorie generala de polimeri sintetici ce au in componenta unitati repetitive de atomi de siliciu si oxigen legati prin legaturi covalente.

• De regula, atomul de siliciu mai prezinta doi substituenti diferiti, in acest caz unitatea repetitiva numindu-se siloxan.

• Cel mai utilizat astfel de polimer este polidimetilsiloxanul, ce prezinta doua grupari metil legate la atomul de siliciu, abreviat PDMS.

Structura siloxanului si polidimetilsiloxanului

• Multe alte grupari functionale, precum fenil, vinil, trifluoropropil pot fi atasate drept substituenti lantului polimeric.

• Prezenta gruparilor organice, atasate la un lant anorganic confera materialului proprietati unice, facand posibila utilizarea acestuia sub forma de fluide, rasini, elastomeri, in diferite aplicatii si domenii.

Nomenclatura

• Cei mai utilizati sunt polidimetilsiloxanii (PDMS) ce contin grupari terminale trimetilsiloxi. Acestia sunt polimeri liniari lichizi, chiar si la valori mari ale lui n.

• Unitatea structurala principala este reprezentata prin litera D, deoarece atomul de Si este legat de doi atomi de oxigen, iar polimerul se dezvolta pe doua directii.

Nomenclatura

• Intr-o maniera similara se definesc indicii M, T si Q.

• Sistemul de notare este uneori modificat prin utilizarea altor substituenti decat metil la atomul de Si, astfel:

DH = H(CH3)SiO2/2

MΦ sau MPh = (CH3)2(C6H5)SiO1/2

Nomenclatura

Obtinere

Sinteza implica patru etape distincte:

• Reducerea silicei la siliciu;

• Sinteza clorosilanilor;

• Hidroliza clorosilanilor;

• Polimerizarea si policondensarea.

Obtinere

Polimerizarea si policondensarea

• Oligomerii liniari [4] si ciclici [5] rezultati din hidroliza dimetildiclorosilanului au lungime prea mica pentru a putea fi utilizati. Structurile ciclice trebuiesc polimerizate, iar structurile liniare policondensate pentru a putea fi utilizate ca biomateriale.

• In prezenta unor catalizatori acizi sau bazici, ciclosiloxanii (R2SiO)m polimerizeaza si formeaza lanturi macromoleculare lungi.

• La echilibru, din reactie rezulta un amestec de oligomeri ciclici si un amestec de polimeri.

Reactii de polimerizare

Cataliza bazica prin polimerizarea octametilciclotetrasiloxanului (D4)

• Indepartarea catalizatorului este o etapa importanta a reactiei, cei mai multi catalizatori de polimerizare putand actiona si in directia depolimerizarii si a ruperii lantului macromolecular, in special la temperaturi ridicate in prezenta urmelor de apa.

• Pentru aceasta au fost dezvoltati asa-zisii catalizatori labili, care se descompun sau se volatilizeaza. In acest fel pot fi eliminate etapele de filtrare sau neutralizare a catalizatorului din mediul de reactie.

Reactii de polimerizare

• Formarea de polimeri ramificati sau rasini

• Hidroliza metiltriclorsilan in prezenta trimetilclorsilan

Elastomeri siliconici

• Polimerii siliconici pot fi transformati cu usurinta intr-o retea tridimensionala prin reactii de reticulare cu formare de legaturi chimice intre lanturile polimerice.

– Reticulare prin reactii radicalice (Stark, 1982);

Reticulare prin reactii radicalice

Semnul ≡ semnifica doua grupari metil si restul lantului polimeric

Se obtin polimeri siliconici cu consistenta ridicata .

Umpluturi pentru polimerii siliconici

• Majoritatea elastomerilor siliconici incorporeaza materiale de umplutura pentru imbunatatirea proprietatilor, functie de natura umpluturii.

• Carbonul este folosit pentru imbunatatirea proprietatilor electrice, iar sulfatul de bariu creste rezitenta la radiatii.

• Cea mai utlizata umplutura este silicea.

Umpluturi pentru polimerii siliconici

Silicea pirogena (fumed) • Amorf (particule cu diametru de 5-50 nm) • Formeaza agregate, densitate extrem de mica (160–190 kg/m3) • Arie superficiala remarcabila 100-400 m2/g, particule neporoase

Evonik Aerosil®) Cabot Corporation (Cab-O-Sil®)

Agent de ingrosare Agent de deshidratare (silica gel) Agent abraziv Agent de umplutura

Structura unui compozit elastomeric siliconic

Gruparile OH de la suprafata silicei formeaza legaturi de hidrogen cu polimerul siliconic.

Adsorbita polimerului la suprafata particulelor de silice este facilitata de suprafata specifica mare a aceteia.

Ranforsarea elastomerilor siliconici

Proprietati fizico-chimice

Stabilitate Si-O prezinta o energie de legatura ridicata Rezistenta la scindarea homolitica Heteroliza se realizeaza usor Combina proprietati asociate cu un lant polimeric anorganic (suprafata superficiala mare) cu cele asociate gruparilor metil (energia a suprafetei scazuta). Flexibilitate Legaturile Si-O sunt foarte polare fara protectia grupelor CH3 ar produce interactii intermoleculare foarte puternice. CH3 interactioneaza intre ele foarte slab actionand ca un scut pentru lantul polimeric principal. Energia de rotatie H2C-H2C este 13,8 KJ/mol – Me2Si-O este 3,3 KJ/mol Suprafata hidrofoba Temperatura de tranzitie sticloasa foarte scazuta 146 K (PDMS), 200K compusul similar cu C Solubilitate si coeficient de difuzie bune pentru gaze ((volumul liber) Lipsa toxicitatii

Aplicatii medicale

• Ortopedie

• Catetere, drene si derivatii

• Echipamente extracorporale

• Implanturi estetice

Aplicatii in ortopedie

• Include articulatii pentru maini si picioare, dezvoltate in 1968 de Dr. Alfred Swanson, fiind initial destinate degetelor de la maini.

• O alta importanta aplicatie in ortopedie a fost dezvoltata in 1969 cand organizatia medicala franceza GUEPAR (Group d’Utilisation et d’Etude des Prostheses Articulaires) a realizat o proteza de genunchi metalica imbracata in rasina siliconica (pentru absorbtia socurilor) pentru a preveni interactia dintre portiunea anterioara a tibiei si femur in timpul extensiei genunchiului.

Aplicatii in ortopedie

Pe langa articulatiile duble (metacarpofalangele, ce fac legatura intre falange) au fost fabricate si articulatii ca terminatii ale osului (este un os lung si pereche, situat în partea medială a antebratului, asezat medial fata de radius cu care formeaza scheletul antebratului – articulatia acestuia leaga oasele palmei de cele ale antebratului).

Aplicatii in ortopedie

Imaginile A si C reprezinta mana dreapta a unui bolnav de artrita inainte de operatie, iar B si D dupa implantarea articulatiilor siliconice.

Aplicatii in ortopedie

Aplicatii in ortopedie

Catetere, drene si derivatii

• Cateterele si drenele sunt tuburi prin care sunt introduse/eliminate lichide in/din organism.

• Aceasta categorie include dispozitive fabricate atat din elastomeri siliconici, cat si din alte materiale, acoperite insa cu silicon pentru a preveni reactiile adverse din partea organismului.

• Sunt utilizate in special in urologie, chirurgie generala si neurochirurgie.

Cateterul Foley

• Sistem chirurgical suprapubic pentru drenaj, alcatuit din (a) cateter (tub siliconic hidrofob pentru a preveni udarea si schimbarea rugozitatii tubului), (b) dispozitiv de fixare fabricat din silicon elastomeric pentru fixare pe suprafata corpului – asigura libertate de miscare pacientului, (c) adeziv siliconic pentru fixare pe piele si (d) ac pentru strapungerea tesuturilor si fixarea cateterului.

Cateterul Foley

• Este un cateter din latex, ai carui pereti interiori si exteriori au fost acoperiti cu silicon. Este utilizat in special dupa operatii ginecologice pentru a preveni infectiile si complicatiile datorate urinarii uretrale.

• Dupa o operatie genitala, vezica urinara este inflamata si este de evitat urinarea normala.

• Pentru montarea unui cateter, mai intai se fixeaza pe abdomen dispozitivul (b) fabricat din silicon elastomeric (pentru fixarea drenei). In vederea fixarii, pe abdomenul curat se aplica adezivul (c) – produsul reactiei dintre un polimer siliconic si o rasina siliconica dispersate intr-un solvent pentru a facilita manevrarea. Acest adeziv ofera buna aderenta atat pe pielea uscata cat si pe pielea umeda si nu cauzeaza iritatii sau reactii adverse. Dupa fixare, se asteapta evaporarea solventului si rigidizarea dispozitivului pe piele.

Cateterul Foley

• Dupa montarea dispozitivului de fixare, acul (d) este introdus prin centru dispozitivului, cu ajutorul lui strapungandu-se mai intai pielea, apoi muschii iclusiv cei ai vezicii urinare.

• Cateterul este introdus prin ac, pana in vezica urinara, dupa aceasta acul fiind indepartat.

• Tubul siliconic se prinde in canelurile de pe dispozitivul de fixare, iar capatul terminal distal se ataseaza la un sifon de drenaj.

Catetere

Catatere

Echipamente extracorporale

• Tuburile siliconice si-au gasit aplicatii in numeroase echipamente utilizate in chirurgie sau tratamente unde este necesara circularea sau recircularea sangelui in afara organismului.

• Polimerii siliconici sunt utilizati la tubulatura aparatelor pentru respiratie artificiala in timpul operatiilor.

• Aparatele pentru bypass folosite in timpul operatiilor pe cord deschis substituie functia inimii si a plamanilor, asigurand circulatia sangelui, imbogatirea acestuia cu oxigen si retinerea bioxidului de carbon.

Echipamente extracorporale

Implanturi estetice

• Sunt folosite de peste 40 de ani drept implanturi mamare, testiculare,

nazale, fesiere.

• Materialul utilizat este deseori un gel siliconic. Acest gel siliconic este constiuit dintr-un elastomer cu grad mic de reticulare, ce nu contine silice sau alte materiale de ranforsare care este gonflat cu polidimetilsiloxan lichid in unele cazuri gelul este incarcat intr-o capsula siliconica (elastomer siliconic).

Implanturi mamare

• remodelarea si marirea tesutului mamar (estetic);

• reconstructia tesutului mamar (traumelor sau

tratamentului impotriva cancerului);

• diferenta majore intre dimensiune tesutul mamar stanga / dreapta (corecta malformatii congenitale). Hipoplaziei mamara (o dezvoltare incompletă a tesutului care rămâne mic) unilateral sau bilateral, a geneziei mamare (nedezvoltarea sânului) unilateral sau bilateral.

Implanturi mamare

• Primul implant mamar a fost efectuat in 1895 de medicul austriac Vicenz Czerny care a transplantat tesut adipos pentru a corecta defectul rezultat in urma indeparatarii unui fibroadenom.

• Insertia de bile de sticla a fost descrisa in 1930 de E. Schawrtzmann si M. Thorek in 1942.

• Primul material polimeric de umplutura a fost folosit in 1951 de W.J. Pengman, sub denumirea de

buretele Ivalon.

Implanturi mamare

Buretele chirurgical Ivalon - alcool polivinilic reticulat cu formaldehida

Implanturi mamare

• Buretele chirurgical Ivalon era fabricat din alcool polivinilic reticulat cu formaldehida. S-a observat inca de la utilizarea timpurie ca porii buretelui favorizau cresterea si proliferarea de tesut si atunci materialul spongios a fost acoperit intr-un invelis aloplastic, in 1958. In acelasi brevet a sugerat ideea utilizarii materialelor pe baza de polimeri siliconici.

• In 1961 folosind elastomeri siliconici pusi la dispozitie de firma Doe Corning au dezvoltat primul gel siliconic pentru implantare.

"I was not wise enough to realise the magnitude of it."

Implanturi mamare Proteze mamare din 1964

Implanturi mamare

• Protezele mamare dezvoltate in 1964 sub forma de cochilie erau turnate in vid si alcatuite din doua bucati elastomerice, anterioara si posterioara, sudate intre ele la baza.

• Partea posterioara prezenta Dacron (plasa chirurgicala pentru aderenta tisulara) atasate pentru fixare.

• Initial, chirurgii au crezut este necesara fixarea pe piept a implantului pentru a preveni migrarea acestuia.

Implanturi mamare Tipuri de implanturi mamare

Implanturi mamare saline (umplute cu solutie salina) Implanturi mamare siliconice (umplute cu un gel siliconic viscos) Implanturi mamare alternative (umplute cu diferite solutii (ulei de soia, polipropilena) Natura suprafetei implantului

Suprafata neteda Suprafata rugoasa

Natura materialului de umplutura

Modul de umplere Preumplute Cu umplere dupa implantare

INCIZII CHIRURGICALE SI OPTIUNI DE MONTARE A PROTEZEI

(sub santul inframamar)

Implanturi mamare

Implanturi mamare

• Incizia de acces cea mai uzuala se face in santul inframamar, zona care dupa 1 an ramane putin vizibila, fiind mascata de rotunjimea sanului.

• Calea de acces periareolara poate fi utilizata in situatii speciale, fiind o solutie cu avantaje si dezavantaje care vor fi discutate cu pacienta.

• Calea de acces axilara are indicatii speciale, fiind mai rar utilizata. • Ulterior, se realizeaza buzunarul in care se vor monta protezele. Acest

spatiu poate fi situat atat in spatele glandei mamare cat si in spatele muschiului pectoral. Aceasta ultima localizare are o serie de avantaje care o fac sa fie formula tehnica cea mai accesata de chirurgi la ora actuala.

• La finalul interventiei se sutureaza planurile anatomice.

Implanturi mamare

Implanturi mamare saline

Implanturi mamare

Implantul este umplut cu solutie salina cu concentratie biologica (NaCl) 0,90% masa/volum

Predispuse la esec - rupere, scurgeri ale umpluturii saline, deflatie.

Implantul de ultima generatie are o capsula din elastomer siliconic (reticulat la temperatura camerei) preumpluta sau cu umplere dupa implantare.

(In vitro Deflation of Pre-filled Saline Breast Implants, 2006)

Implanturi mamare saline

Avantaje • incizia si cicatricea postoperatorie mai mica

• in cazul unei rupturi solutia salina este

aborbita de organism

Dezvantaje • clipocit, incretiri (efecte si mai pronuntate in

cazul pacientelor cu tesut mamar putin, sau

care au suferit o masectomie.

Implant mamar siliconic Capsula siliconica mai subtire si gelul siliconic cu proprietati apropitate tesutului s-a realizat o imbunatatirea remarcabila a aspectului si tactil. S-au dovedit fragile, cu grad mare de rupere a capsulei siliconice urmata de scurgerea siliconului. Complicatii de tipul contractie capsulara cu incidenta ridicata.

Implanturi mamare

Implanturi mamare

Implant mamar siliconic / salin Este un dispozitiv cu doua cavitati un implant siliconic si un implat salin special proiectat sa combine beneficiile implantului siliconic (intern) incapsulat in solutia salina (externa). Dimensiunea se poate ajusat dupa implantare. Chiar daca design-ul este complex rata de esuare a fost mai ridicata decat in cazul implanturilor precedente.

Implant mamar siliconic cu geluri coezive S-a realizat un progres important in a elima scurgerile de gel siliconic si migrarea acestuia spre alte zone ale corpului prin folosirea unor capsule acoperit cu elastomeri si folosirea unui gel coeziv cu consistenta mai ridicata. Forma a fost mult imbunatatita (anatomica, rotund, conic), reproducand realist forma tesutului mamar. Suprafata acestora poate fi rugoasa (impiedica rotirea) mai ales in cazul implantului conic) sau neteda (implant rotund).

Implanturi mamare

Implant mamar siliconic cu gel coziv Construit dintr-un gel siliconic semi-solid impiedica scurgerile si migrarea siliconului in alte parti ale corpului.

Implanturi mamare

Tipuri de implanturi mamare MENTOR

Capsula (invelis) externa si un produs de umplere ("Memory Gel"). Invelisul extern -

silicon elastic, putand avea suprafata neteda sau texturata rugoasa (Siltex).

Coeziv I – este materialul standard, cel mai moale gel de la MENTOR; protezele cu acest

tip de gel exista in profil moderat, moderat plus, inalt si profil ultra-inalt;

Coeziv II – un gel putin mai ferm, pentru implant cu senzatie mai mare de fermitate;

existent in aceleasi tipuri de profiluri;

Coeziv III – este cel mai coeziv gel de la MENTOR, asigurand pastrarea formei si un grad

placut de fermitate.

Implanturi mamare

Tipuri de implanturi mamare MENTOR

Implanturi mamare

• La inceputul anilor 90, aceste implanturi au devenit obiectul unei campanii cu privire la siguranta lor.

• Studiile epidemiologice efectuate au aratat insa ca nu exista nici o legatura intre prezenta implantelor mamare si cancerul de san. Mai mult decat atat, o parte dintre studii au condus la concluzia ca femeile care au implanturi mamare pe baza de elastomeri siliconici prezinta un risc mai scazut de a face cancer de san.

• Chiar si in cazul femeilor care au dezvoltat diverse forme de cancer s-a demonstrat ca acestea nu se datorau prezentei implantului in organism si aveau ca centru de proliferare alte organe, avand drept cauza alti factori.

Implanturi testiculare

• Din acelasi gel siliconic din care sunt fabricate implanturile mamare au fost produse implanturi testiculare.

• Au fost produse prima data in 1964 la Dow Corning si utilizate in mod curent de atunci.

• Acestea se utilizeaza pentru a ameliora stresul psihologic cauzat de pierderea unui testicul datorita indepartarii acestuia in cazul cancerului testicular sau in cazul malformatiei congenitale in care lipseste un testicul sau amandoua la nastere.

• Se fixeaza in scrot cu ajutorul unor fasii de Teflon aflate la partea superioara.

Implanturi testiculare

• Acestea se utilizeaza pentru a ameliora aspectul muschilior pectorali, este posibila cresterea muschiului pectoral dar nu si definirea acestuia.

• Sau in cazul malformatiei congenitale, sindromul Poland, caracterizat de

absenta galandelor mamare, tesutului subcutanat, absenta cartilajului sau coastelor, muschiuliu pectoral minor sau major

Implanturi pectorale

Sindromul Poland in partea stanga. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery, 2012

Implanturi pectorale

• La fabricarea implantului se foloseste siliconul solid cu densitate ridicata; • Capsula siliconica cu gel coesiv in interior (Horn & Aiache 1990), capsula

siliconica constituita din 7 straturi de material siliconic; • Implantul siliconic este moale, flexibil si durabil si se plaseaza sub muschiul

pectoral . • Se fabrica in numeroase forme si marimi si personalizat stanga/dreapta

190, 230, 300 cc Silimed Ltda. Brazilia, Polytech GmdH, Germania

Volum (ml)

Latime (cm)

Inaltime(cm)

190 14.4 2.3–2.6

230 15.8 2.4–2.8

300 16.5 2.6–3.1

• Calea de acces sub brat. Se creaza o cavitate si se plaseaza implantul siliconic in spatele muschiului pectoral. Aceasta interventie nu necesita separarea muschiuli de cutia toracica (coaste) sau osul stern ca in cazul implantului mamar. ultima localizare are o serie de avantaje care o fac sa fie formula tehnica cea mai accesata de chirurgi la ora actuala.

• Riscurile sunt de obicei legate de deplasarea implantului

Implanturi pectorale

Implanturi faciale

Sunt fabricate din elastomeri siliconici, diferite, forme, marimi si culori

Implant nazal Implant de barbie Implant malar

• Injectiile faciale cu silicon au aparut in 1960-1970 cu intrducerea siliconului cu utilizare medical (MDX 4-4011) Dow Corning

• Micropicaturi de ulei siliconic sunt dispersate in tesuturile dermice. Fenomenul de fibroza a fost observat in jurul acestor picaturi, localizează materiale, și este aparent bine tolerat în cantități mici.

• Tesut fibros înconjoară și încapsulează silicon, capsula este avasculara și este un situ potential de infectie. Un număr de infectii tardive, granuloame, și mase palpabile au fost raportate în urma utilizării uleiului de silicon.

Materiale siliconice injectabile

Materiale siliconice injectabile

Bioplastique (Uroplasty BV, Olanda) este un material bifazic. Se compune din particule de silicon solide (variind în mărime 100-400 microni), suspendate într-un transportor polivinilpirolidonă.

Polivinilpirolidonă

• După injectare, materialul provoacă o reacție inflamatorie de grad mic. Transportatorul este eliminat de organism prin rinichi.

• Colagenul încapsulează și localizează particulele de silicon, iar studiile pe animale nu au indicat nici o dovada de migrare. Depunerea de colagen progresează, înlocuind componenta organică a materialului într-o proporție ușor mai mare de 1:1.

• Studii efectuate pe serii de cazuri nu au raportat complicatii majore cu Bioplastique altele decât corectia.

• Plasarea subcutanată este recomandat pentru a evita nodularitatea la palpare. Bioplastique nu este încă aprobat de FDA.

Materiale injectabile

Arteplast a fost introdus în Europa în 1991. Arteplast este un material injectabil compus din microsfere de polimetilmetacrilat (PMMA) suspendat într-o soluție de gelatină. Gelatina – obtinuta prin hidroliza partiala a colagenului din tesutul conectiv alb si oasele animalelor, un amestec de peptide proteine

Hidroxiprolina

Prolina

Glicina

Gelatina

Colagen

• Gelatina este resorbita și înlocuit cu colagen nativ. Un model de șobolan a arătat că depuneri de colagen pot fi detectate la 3 săptămâni, iar densitatea de colagen creste ulterior.

• Scăderea spațiul dintre microsfere este considerat a fi rezultatul depuneri de colagen și consolidare, ceea ce duce la pierderea de corecție de volum.

• Particulele de PMMA au dimensiunea medie de 20-40 microni în dimensiune și sunt supuse fagocitoza.

Materiale injectabile

Materiale injectabile Biologice

Colagen injectabil bovine Colagenul bovin injectabil (de exemplu, Zyderm) a fost apobat în 1981. Zyderm este o suspensie de fibrile de colagen din piele bovină prelucrate chimic. Zyplast conține același material, dar fibrele de colagen sunt reticulate cu glutaraldehida. Glutaraldehida • Colagenul uman și bovin diferă în unități peptidice terminale. Acestea se îndepărteaza

enzimatic în timpul procesului de fabricație pentru a reduce Zyderm imunogenitate. Studiile arata o medie de 4-6 luni de persistență histologic pentru Zyderm.

• Majoritatea utilizatorilor de colagen bovin descriu 3-4 luni de efect clinic la injectare Zyplast, în timp ce rezultatele Zyderm sunt cu durata mai scurta.

Implant material siliconic vs. risc

• La inceputul anilor 90, aceste implanturi au devenit obiectul unei campanii cu privire la siguranta lor.

• Studiile epidemiologice efectuate au aratat insa ca nu exista nici o legatura intre prezenta implantelor mamare si cancerul de san.

• Mai mult decat atat, o parte dintre studii au condus la concluzia ca femeile care au implanturi mamare pe baza de elastomeri siliconici prezinta un risc mai scazut de a face cancer de san.

• Chiar si in cazul femeilor care au dezvoltat diverse forme de cancer s-a demonstrat ca acestea nu se datorau prezentei implantului in organism si aveau ca centru de proliferare alte organe, avand drept cauza alti factori.

Biocompatibilitate

• Caracteristica unui material ca pe perioada utilizarii sa declanseze un raspuns potrivit in functie de situatie

• Toate materialele pe baza de polimeri siliconici sunt supuse unor teste de biocompatibilitate inainte de utilizarea in organisme vii (unele au fost trecute altele nu)

• Cele mai multe materiale pe baza de polidimetilsiloxan au trecut aceste teste. Este posibil insa ca un derivat al acestui polimer sa nu fie biocompatibil. Aceasta se datoreaza de regula altor functiuni organice (fenil, vinil) care inlocuiesc una sau ambele grupari metil.

Biocompatibilitate

• Produsi secundari rezultati in urma reactiei de obtinere pot afecta tesuturile. Un exemplu este reprezentat de initiatorul peroxidic utilizat la reactia de polimerizare, initiator care manipulat la o temperatura sau in conditii neadecvate se descompune.

• Puritatea este un alt factor care afecteaza testele de biocompatibilitate. Companiile producatoare de astfel de materiale se supun normelor Good Medical Practice, atat in privinta materialelor uitlizate, cat si a instalatiilor in care se produc aceste materiale.

• Pentru aceasta au fost dezvoltati asa-zisii catalizatori labili, care se descompun sau se volatilizeaza. In acest fel pot fi eliminate etapele de filtrare sau neutralizare a catalizatorului din mediul de reactie.

Biocompatibilitate

• Companiile mari producatoare de astfel de materiale au propriile lor standarde, de regula superioare normelor legislative nationale sau internationale.

• Dow Chemicals are norme interne care indeplinesc si chiar exced normativele standardului ISO 10993-1, USP (United States Pharmacopia)

• Selectia materialelor preclinice utilizate este de regula responsabilitatea producatorului sau a personalului clinic. Exista totusi o serie de organisme nationale (la nivelul fiecarei tari) si internationale care se ocupa cu elaborarea si implementarea regulilor de siguranta in acest domeniu.

Poly Implant Prothese

• Companie franceza- producea implant mamar (din 1991 • 100000 / an – aproximativ 20 de ani), testicular, fesier si

implant pectoral, a III a cea mai mare companie producatoare din lume.

• Aproximativ 400000 de femei (Brazilia, Venezuela, Argentina, Marea Britanie (25000), Germania, Spania, Italia, Australia (89000)

• Compania a fost inchisa 2011

• In 2003 au inceput folosirea unui gel siliconic fabricat cu grad industrial in locul siliconului de utilizare medicala in majoritatea implantelor produse

• TUV Rheinland (Germania) eliberase certificat pentru procesul de productie (martie 2010) dar nu acoperea si tipul de silicon folosit.

Cazul Poly Implant Prothese

• Probleme medicale au aparut in cazul ruperii implantului, inflamatie sau iritatii.

• Gelul impur poate elibera substante toxice in corp.

• Indepartarea implantului de asemenea poate produce riscuri.

• Rata de rupere a implantului PIP de 5% fata de 1% pentru alte produse. Criza PIP a adus o monitorizare mult mai atenta a tuturor dispozitivelor medicale, implanturi

mamare, injectabilele cosmetice si raportarea regulata si obligatorie a tuturor efectelor adverse.

Biodurabilitate

• In timp ce biocompatibilitatea studiaza impactul implantului asupra organismului gazda, biodurabilitatea studiaza impactul organismului gazda asupra implantului.

• Rezistenta termica ridicata (degradarea polidimetilsiloxanului incepe de la 400oC) asigura posibilitatea a multiple sterilizari, materialul nefiind afectat de acest tratament. Pe langa sterilizarea termica sunt necesare si alte metode de sterilizare precum tratarea cu etilen oxid, cu raze gamma, cu fascicule de electroni.

• Polimerii siliconici pot fi insa degradati chimic, mai ales la temperaturi ridicate, de substante care pot actiona drept catalizatori de depolimerizare. Mediul din organismele biologice nu ofera insa astfel de conditii.

Biodurabilitate

• Exceptie de la aceasta regula face stomacul, care secreta mari cantitati de acid clorhidric. O grefa de stomac, realizata din elastomer siliconic nu poate rezista foarte mult in aceste conditii, deoarece polimerul se degradeaza.

• O alta problema este reprezentata de hidrofobicitatea elastomerilor siliconici care ofera materialului un comportament lipofilic. Acest fapt conduce la ‘udarea’ cu grasimi sau alti agenti nepolari. Astfel de probleme au fost constatate mai ales la inceputurile experimentelor cu elastomeri siliconici pentru valve de inima. Acestea se ‘imbacseau’ cu grasimi din sange, dar au fost rare cazurile in care acest fapt a afectat functionarea valvelor.

• Trecand peste aceste mici neajunsuri, se poate spune ca din punct de vedere al biodurabilitatii elastomerii siliconici sunt materiale excelente.

Biocompatibilitate

Structura osoasa fabricat din cauciuc siliconic de grad medical implantat la

caine 6 sau 12 luni a prezentat proprietatii mecanice mai slabe dar masa mai

ridicata (1.4-2.6 %)

Implant siliconic mamar (10) implantat intre 13 si 19 ani si extrase au fost

comparate cu 10 unitati neimplantate au fost observate doar modificari

minore

Implant siliconic mamar (42 unitati) implantate pana la 32 de ani.

Au fost evaluate proprietatile mecanice versus timp, nici o relatie temporala.

Biodegradare neinsemnata dupa implantarea in vivo.