Les produits médicaux tels que les poches de sang et les tubes sont souvent fabriqués à partir de PVC souple, un plastique qui contient des plastifiants phtalates, qui sont soupçonnés d’être nocifs pour la santé humaine. Ces substances ne sont pas chimiquement liées au polymère, ce qui signifie qu’elles peuvent s’infiltrer dans les poches de sang et ainsi entrer en contact avec des cellules humaines. Une nouvelle méthode développée au Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST empêche ces substances nocives de migrer dans les milieux environnants.
Les plastifiants se retrouvent dans de nombreux objets du quotidien, mais aussi dans les produits médicaux. Ils sont ajoutés aux polymères pour conférer aux matériaux une plus grande élasticité et flexibilité. Les poches de sang et les tubes médicaux contiennent souvent du DEHP (phtalate de diéthylhexyle), un additif PVC qui peut nuire à la santé humaine. L’UE a classé le DEHP, un membre de la classe des phtalates, comme toxique pour la reproduction. Les fabricants doivent donc obtenir une autorisation pour utiliser ce plastifiant dans l’UE et son utilisation dans les cosmétiques et les jouets est interdite. Néanmoins, on le trouve toujours dans du PVC souple, qui est utilisé pour fabriquer des poches de sang.
Le PVC souple contient jusqu’à 40% en poids de plastifiants DEHP. Étant donné que les molécules de plastifiant ne sont pas liées chimiquement au PVC, elles peuvent migrer dans l’environnement. «
Dr Thomas Neubert, physicien, Fraunhofer IST, Braunschweig
Lui et ses collègues utilisent des procédés plasma à pression atmosphérique pour modifier la structure moléculaire du plastifiant sur la surface du plastique et pour réticuler les molécules de manière à empêcher la substance nocive de traverser le réseau réticulé. «Nous produisons des espèces réactives et des rayons UV à haute énergie dans le plasma. Ceux-ci pénètrent dans la surface du PVC et rompent les liaisons chimiques dans les molécules de plastifiant, qui se lient ensuite aux molécules adjacentes. Le maillage qui en résulte forme une barrière protectrice que le DEHP ne peut pas pénétrer », explique Neubert. Le PVC lui-même n’est pas modifié – ses propriétés mécaniques sont préservées.
95% d’effet barrière
Les tests des chercheurs ont montré que la migration des plastifiants à partir du PVC souple pouvait être réduite de 95%. Pour déterminer l’effet barrière, les films PVC traités sont stockés dans du n-décane, un solvant, pendant deux heures pour identifier la quantité de plastifiants migrés. Pour tester la stabilité à long terme des barrières, les films PVC souples traités ont été stockés à l’air pendant quatre mois. Ils ont constaté que le maillage moléculaire produit ne se dissout pas et que l’effet de barrière à 95% est préservé. Les tests ont été réalisés avec des films PVC utilisés pour fabriquer des poches de sang. Ces résultats peuvent également être extrapolés à d’autres plastifiants phtalates, tels que le TOTM (tri- (2-éthylhexyl) trimellitate) ou le DINP (diisononyl phtalate).
Traitement plasma à pression atmosphérique
Mais comment ce processus fonctionne-t-il en détail? Pour empêcher la migration des plastifiants, Neubert et son équipe utilisent des décharges de barrière diélectrique à pression atmosphérique. Il s’agit de positionner le film PVC entre deux électrodes métalliques avec une barrière diélectrique. Les chercheurs appliquent une tension alternative élevée de plusieurs milliers de volts à chaque électrode, sur laquelle une décharge de gaz de barrière diélectrique se produit dans l’espace gazeux entre les électrodes. «Dans le plasma résultant, nous produisons un rayonnement UV à ondes courtes qui brise les molécules de plastifiant. Les fragments de molécule veulent réagir les uns avec les autres et former un maillage», explique Neubert. L’argon pur est utilisé comme gaz de procédé, qui est facile à ioniser et relativement peu coûteux.
Pour Neubert, le traitement plasma à la pression atmosphérique est l’instrument de choix, car il est considérablement plus économique que les procédés de revêtement, ce qui pourrait également empêcher la migration du plastifiant. « Les procédés de revêtement doivent répondre à des exigences élevées. Les revêtements doivent adhérer extrêmement bien et être flexibles. De plus, ils doivent passer un processus d’approbation élaboré pour les produits médicaux. » Le chercheur et son équipe s’efforcent actuellement d’adapter leur procédé à un usage industriel et de l’accélérer suffisamment pour permettre le traitement de plusieurs mètres de film PVC par seconde en traitement roll-to-roll.
