Evaluation de la migration des plastifiants à partir des dispositifs médicaux en polychlorure de vinyle et développement d'un moyen de prévention par procédé Sol-Gel.

par Lise Bernard (Badaroux)

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la sante

Sous la direction de Valérie Sautou.

Soutenue le 20-03-2015

à Clermont-Ferrand 1 , dans le cadre de École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand) , en partenariat avec Caractérisation et sécurité biologique des surfaces nanostructurées / C-BIOSENSS (laboratoire) .


  • Résumé

    Les plastifiants des dispositifs médicaux stériles (DMS) en PVC souple tels que les tubulures de perfusion ou de nutritionartificielle peuvent migrer vers les liquides de perfusion et ainsi atteindre le patient. Le DEHP (diéthylhexylphtalate) était leprincipal plastifiant utilisé dans ces DMS jusqu’en 2010. Depuis la mise en exergue de sa reprotoxicité, sa classification ensubstance CMR1b et avec sa future interdiction dans les tubulures des services de réanimation néonatale (Loi n° 2012-1442 du 24 décembre 2012), les industriels du DMS ont substitué le DEHP par des plastifiants alternatifs tels que leTOTM*, le DINP*, le DINCH*, le DEHA*, le DEHT* ou encore l’ATBC*. Il est cependant aujourd’hui impossible d’attester del’innocuité de ces molécules via les DMS étant donné le peu d’études de migration réalisées dans les conditions cliniquesd’utilisation, notamment dans les situations médicales à risque telles que la perfusion, la nutrition, l’ECMO (ExtracorporealMembrane Oxygenation), la CEC (Circulation ExtraCorporelle) en chirurgie cardiaque ou l’hémodialyse. L’objectif de cettethèse est d’étudier cette migration, afin d’évaluer le risque d’exposition à ces plastifiants lors de l’utilisation des DMS enpratique clinique. Notre travail bibliographique préliminaire nous a permis d’identifier les techniques analytiques les plusadaptées à la quantification des plastifiants au sein des DMS (méthodes directes ou indirectes associées à une phased’extraction préalable), celles comme la GC (Gas Chromatography) et la LC (Liquid Chromatography), à privilégier pour leuranalyse dans les solutions en contact, médicaments ou simulants et les techniques de pointe très sensibles (LC/MS-MS)(Liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry) utiles pour détecter et quantifier les plastifiants et leursmétabolites présents à des taux très faibles dans des matrices complexes comme les liquides biologiques.Notre analyse des résultats de premiers tests de migration réalisés dans des conditions standardisées adaptées de laméthodologie alimentaire montrent que les plastifiants ont des capacités migratoires variables, qui sont 20 fois et 3 foismoins élevées pour le TOTM et le DEHT respectivement par rapport au DEHP. Quant au DINCH, il migre en proportionsidentiques au phtalate après 24 heures de contact. Ces résultats ont servi de base à l’élaboration d’un modèle de migrationin vitro en situations de perfusion et de nutrition, représentatif des conditions cliniques de worst case. Dans ce modèle,validé par un groupe d’experts pluridisciplinaire, le postulat adulte clinique s’établit ainsi : « 1 patient de 60kg estsusceptible de recevoir chaque jour 2L de médicaments perfusés au moyen de 10 dm2 de tubulure ». Ce modèle servirapour le montage des premiers tests in vitro. En parallèle, le revêtement hybride organique/inorganique déposé par dipcoatingà la surface du PVC permet une bonne protection vis-à-vis du relargage des plastifiants, de l’ordre de 80% sur 48hde contact mais protège encore insuffisamment le PVC de l’absorption de médicaments comme le diazépam ou le dinitrateisosorbide, dont la perte n’est diminuée que de 53% et de 45% respectivement. Il s’agit d’une innovation intéressante,mais dont l’optimisation est nécessaire pour garantir une gestion des risques relatifs aux DMS en PVC plastifié.

  • Titre traduit

    Evaluation of plasticizer migration of the plasticizers from medical devices in polyvynilechloride (PVC) and developpement of a protection tool by sol gel technique


  • Résumé

    Plasticizers in medical devices (MD) made of flexible PVC, such as infusion sets of nutrition tubings, are able to migrate into infused solutions and so come in contact with the patient. DEHP (diethylhexylphtalate) was the main plasticizer used in these MD up until 2010. It has been shown to be reprotoxic has been classified as CMR1b chemical and is soon to be banned from tubings used in neonatalogy, and therefore MD’s manufacturers have replaced DEHP by alternative plasticizers named TOTM*, DINP*, DINCH*, DEHA*, DEHT* or ATBC*. However, it is impossible to ascertain that these new plasticizers are harmless because of the lack of migration studies conducted in clinical situations in which MD are used, particularly in « at risk situations » such as infusion, nutrition, ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenation), ECC (Extracoporeal Circulation) in cardiac surgery and haemodialysis. The aim of this thesis is to study this migration, in order to evaluate the risk of exposure to these plasticizers, during clinical practice. Our preliminary bibliographic review allowed us to identify the most appropriate analytical methods to quantify the plasticizers in the MD matrix (direct methods or indirect methods requiring an extraction step), techniques such as GC (Gas Chromatography) and LC (Liquid Chromatography) suitable for the analysis of plasticizers in solutions, drugs or simulants in contact with, and sensitive advanced techniques such as (LC/MS-MS) (Liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry) which are useful to detect and to quantify the plasticizers and their metabolites at trace levels in complex matrices like body fluids.The results of preliminary migration tests carried out in standardized conditions adapted from agrifood methodology show that the plasticizers have different migration abilities, which are 20 times and 3 times lower for TOTM and DEHT compared to DEHP. As regards DINCH, it does release as much as DEHP does after 24 hours of contact. These results formed the basis for the development of an in vitro migration model for infusion and nutrition situations, reflecting a worst case scenario. In this model, which has been validated by a pluridisciplinary task force, the clinical assumption is as follows: « A 60kg-patient is likely to get two litres of infused drugs via 10 dm2 of tubing in flexible PVC ». This model will be used to make the first tests in vitro. At the same time, an inorganic/organic hybrid coating deposited on the PVC surface by dip-coating provides a good protection against the release of the plasticizers, at a level of about 80% during 48 hours of contact, but is insufficient to protect PVC from drug sorption such as diazepam or isosobide dinitrate, which loss is reduced by only 53% and 45% respectively. It is an attractive innovation but has to be necessarily optimized to ensure a risk management concerning MD in flexible PVC.This thesis is part of tasks 1 and 2 of the ARMED research project (Assessment and Risk Management of Medical devices in PolyvinylChloride), directed by Pr Valérie Sautou, and which has received the financial support of the French Medicine Agency (ANSM, Agence Nationale de Sécurité du Médicament et des Produits de Santé) in the framework of call of research proposals in 2012.


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