RADIOSTERILISATION ET POLYMERES

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1 Rencontres Paris-Saclay / entreprises Chimie sous rayonnement et applications industrielles RADISTERILISATIN ET PLYMERES Caroline AYMES-CHDUR EA 401 Groupe matériaux et santé Faculté de Pharmacie Université Paris Sud 1

2 RESSURCES HUMAINES Groupe Matériaux et Santé Groupe Matériaux et Santé (EA 401) Directrice : Pr Najet YAGUBI 6 enseignants-chercheurs 4 personnels techniques 7 Doctorants 3 Master 2 professionnels en apprentissage (DM / CQ / MQ) 2

3 THEMATIQUES de RECHERCHE Groupe Matériaux et Santé Principes Actifs Etude du vieillissement - Température - ph - UV - Rayonnements ionisants Caractérisation des produits de dégradation Prévision de la stabilité selon les normes ICH Cytotoxicité des produits de dégradation Polymères à usages médical / pharmaceutique Caractérisation des produits de dégradation Migration et cytotoxicité de ces CBMM Effet sur l adhésion cellulaire et bactérienne Modifications en volume et en surface 3

4 PLATEAU TECHNIQUE Groupe Matériaux et Santé Caractérisation dans le volume - Rampes d extraction - Méthodes séparatives : HPLC / CES - Méthodes spectrales : UV, FTIR - Méthodes thermiques : ATG, DSC Caractérisation en surface - Traitement de surface : spin coating, plasma froid - Méthodes macroscopiques : Mouillabilité, Tension de surface - Méthodes microscopiques : micro FTIR, AFM, microtome Etude du vieillissement en température et sous UV - Enceinte avec arc au Xénon 4

5 Matériaux polymères Matrice + Additifs (synthèse, technologiques, ) Méthodes physiques de stérilisation (électrons accélérés, rayons g, gaz plasma) Température, HR, UV Mécanismes de dégradation Modifications physico-chimiques de la matrice et des additifs + Formation de produits de dégradation, oligomères, Identification des CBMM 5

6 Formation de nombreux composés issus du vieillissement Etude de la migration de ces composés dans différents milieux (biologique, pharmaceutique, etc ) CBMM Etude de la réponse biologique E. Jubeli - Effet du type de vieillissement - Effet du type d additif - Identification des CBMM - Cytotoxicité in silico B. Do Etude de la migration de ces composés en surface du matériau : bioadhésion J. Saunier 6

7 Heat Flow (W/g) RADISTERILISATIN ET PLYMERES Caractérisation dans le volume Comment évaluer la modification de la matrice? kgy C 25 kgy C 75 kgy C 150 kgy C 4 2 RPE CLHP-SM CPG-SM FTIR UV Visible CES EA 401 Analyse thermique n o i t c a r t s u o s Temps (min) DRI (a) 0 kgy 0 kgy 94 kgy 94 kgy 380 kgy 380 kgy 7 (380-0) kgy

8 Caractérisation dans le volume Comment évaluer la modification de la matrice? CEA Saclay/DSM/LRad CEA Saclay/DEN/LRM Simulation du spectre RPE RPE CLHP-SM CPG-SM UPS/ Plateforme SAMM AGEPS/APHP Ho (mt) FTIR UV Visible Analyse thermique ESI-MS (infusion) C n H exo C CHR R H endo C H H exo R SEC 380 kgy S. ESNUF EA kgy 8 0 kgy

9 Caractérisation dans le volume Dans quel but? Corrélation des résultats obtenus par différentes techniques analytiques Elaboration d un mécanisme de dégradation de la matrice soumise au vieillissement 9

10 Aymes-Chodur, C., Dannoux, A., Dauvois, V., Esnouf, S., Polym. Degrad. Stab. 96, CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 --CH CH 2 -CH 2 -CH 2 + CH CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 + -CH 2 - +PH H 2 + P H + --CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-- +R --CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-- + R + 2 Dm=74 +PH --CH 2 -CH 2 -CH P --CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-- --CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-- --CH 2 -CH 2 + CH 2 -CH H --CH 2 -CH 2 -CH 2 + HC-- +PH Dm=16 Dm=46 C-- C 2 CES CPG FTIR ESI-MS RPE Dm=60 --CH 2 -CH P 10

11 Caractérisation dans le volume Matériaux polymères Matrice + Additifs (synthèse, technologiques, ) Méthodes physiques de stérilisation (électrons accélérés, rayons g, gaz plasma) Température, HR, UV Mécanismes de dégradation Modifications physico-chimiques de la matrice et des additifs + Formation de produits de dégradation, oligomères, Identification des CBMM 11

12 Caractérisation dans le volume Comment évaluer la modification des additifs? Identification espèces radicalaires Modifications chimiques RPE FTIR UV Visible Identification des produits de dégradation CLHP-SM CPG-SM CES Analyse thermique Etude des composés relargables Etude des composés relargables Mesure par DSC du temps d induction à l oxydation (TI), des vitesses d oxydation, Ea... Mesure par ATG de la température d émission de composés volatils et de dégradation 12

13 Caractérisation dans le volume Effet des conditions de vieillissement sur la dégradation des additifs Effet de la matrice sur la dégradation des additifs CL-MS (Ion négatif/tic) SLUTIN EXTRACTIN 0 kgy H H H kgy C H H 150 kgy 3 4 Pics correspondants à l A seul, dont la [A] en fonction de la dose Produits de dégradation de l Irganox dans la matrice en fonction de la dose 13

14 Caractérisation dans le volume - Rampes d extraction - Méthodes séparatives : HPLC / CES - Méthodes spectrales : UV, FTIR - Méthodes thermiques : ATG, DSC Caractérisation en surface - Traitement de surface : spin coating, plasma froid - Méthodes macroscopiques : Mouillabilité, Tension de surface - Méthodes microscopiques : micro FTIR, AFM, microtome Etude du vieillissement en température et sous UV - Enceinte avec arc au Xénon 14

15 Caractérisation en surface - Diversité des phénomènes impliqués : contact direct avec les fluides et tissus Entité adhérante substrat flux - Taille des différentes entités interagissant avec la surface Facteur de taille Limitations des différentes techniques : résolution latérale, profondeur 15 d analyse

16 Caractérisation en surface EA 401 Sorption de PA XPS FTIR-ATR Raman Adhésion AFM AFM Mouillabilité Analyse thermique Cellules : biocompatibilité, cytotoxicité Non traité Polymorphisme Topographie Irradié (b) 150 kgy Polarité Energie de surface R q =5,3 nm 16

17 Caractérisation en surface UVSQ Modification de la chimie de surface C-0, C-N XPS C1s C-C XPS FTIR-ATR Raman Adhésion AFM AFM Mouillabilité Analyse thermique INRA AgroParisTech Bactéries pathogènes (S.Aureus) : croissance biofilm Sorption de PA UPS EA

18 Choix d une caractérisation multi-échelles et multi-techniques Complémentarité des techniques d analyse Expertise /collaborations 18