Dispositivi medici e cosmetica

Modulo 1: Dispositivi medici

La definizione di DM del Reg. (UE) 25/07/17 definisce un dispositivo medico (DM) come qualunque strumento, apparecchio, apparecchiatura, software, impianto, reagente, materiale o altro articolo, destinato dal fabbricante ad essere impiegato sull’uomo, da solo o in combinazione, con lo scopo di diagnosi, prognosi, previsione, prevenzione, monitoraggio, trattamento di malattie o di una disabilità.

Si considerano DM anche i dispositivi medici per il controllo del concepimento e a supporto di esso, i prodotti destinati alla pulizia, disinfezione o sterilizzazione. La definizione sottolinea che i DM sono strumenti ad attività terapeutica o diagnostica che si differenziano dai medicinali per il meccanismo d'azione; i medicinali esplicano la loro azione attraverso un’azione farmacologica, mentre i DM esplicano la loro funzione attraverso un’azione meccanica, fisica e chimico-fisica.

Tipologie di dispositivi medici

• Attivi —> necessitano di un’energia diversa da quella prodotta dal corpo, sono in grado di convertire tale energia ed utilizzarla per il loro funzionamento.
• Caratteristiche DM invasivi —> penetrano anche solo parzialmente il corpo tramite un orifizio o una superficie corporea.

MEDDEV —> raccolta di linee guida elaborate dalla commissione europea con lo scopo di applicare uniformemente le direttive comunitarie negli Stati Membro. Non sono legalmente vincolanti ma sono il frutto di un confronto tra le parti interessate (autorità competenti, produttore, ecc).

Classificazione nazionale

La classificazione segue un’organizzazione alfa-numerica che dispone i DM in un sistema multilivello differenziandoli in base alla destinazione e/o collocazione anatomico-funzionale. Vengono suddivisi in:

• Categorie —> 22 categorie anatomico-funzionali contraddistinte da una lettera dell’alfabeto che si organizzano in base alla destinazione d’uso, alla metodica clinica e all’affinità di utilizzo.
• Gruppi —> sottogruppi delle categorie contraddistinti da numeri a due cifre (da 01 a 99).
• Tipologie —> è il terzo ramo del criterio gerarchico. Consente nei vari gruppi di organizzare i DM in base all’affinità di utilizzo, destinazione d’uso e metodica clinica.

I DM possono essere classificati in base alla loro complessità e pericolosità in quattro categorie:

• I: dispositivi medici non invasivi. Sono inclusi dispositivi di misura (Im) e dispositivi sterili (Is).
• II a: dispositivi non invasivi destinati alla canalizzazione e alla depurazione del sangue, disinfettanti di cute non lesa e mucose, dispositivi medici invasivi di uso breve (siringhe, cateteri), misuratori di pressione e apparecchi per aerosol.
• II b: dispositivi invasivi a presenza prolungata e i disinfettanti di cute lesa e mucose.
• III: dispositivi a maggiore pericolosità e quelli per la somministrazione di farmaci.

Marcatura CE

Tutti i dispositivi medici devono possedere la marcatura CE, sono esentati i dispositivi medici su misura (prodotti secondo precise prescrizioni mediche) e quelli utilizzati per le indagini cliniche. La marcatura CE indica che il prodotto è conforme a tutte le disposizioni comunitarie che prevedono il suo utilizzo dalla progettazione, alla fabbricazione, all’immissione sul mercato, alla messa in servizio del prodotto fino allo smaltimento. Disciplina l’intero ciclo di vita del prodotto dal momento dell’immissione in commercio e deve essere apposta prima che il prodotto sia immesso sul mercato europeo o messo in servizio. Al di fuori delle indagini cliniche il DM deve essere conforme alle istruzioni d’uso certificate e non è autorizzato l’uso secondo procedure ed indicazioni differenti tranne i casi di emergenza ed urgenza con pericolo di vita per il paziente.

Sistema ISO

Il sistema ISO è una certificazione di qualità ottenibile con il rispetto delle linee guida e delle normative elaborate dall’organizzazione internazionale per la normazione. La norma ISO alla base dei DM è la numero 13485. Il rispetto di tale normativa garantisce che il produttore è in grado di fornire DM conformi ai requisiti dei clienti e conformi alle normative regolamentari applicabili a tali DM. Le norme ISO vengono costantemente aggiornate e le EN - ISO 13485 sono state prodotte armonizzando queste norme e quelle delle direttive europee sui DM. Il regolamento 745/2017 non obbliga il produttore a conformarsi con le norme ISO. Il nuovo sistema di regole dovrà seguire 4 aspetti:

• Maggiore protezione della salute e della sicurezza
• Approccio più europeo alla fabbricazione dei DM
• Maggiore trasparenza
• Maggiore tendenza all’innovazione

Dispositivo diagnostico in vitro (IDV)

IDV —> reagenti, calibratori, reattivi, kit, strumento, apparecchio, sistema o attrezzatura, contenitori di campioni ed accessori. Tutti i IDV tranne alcune eccezioni devono avere conformità per l’ottenimento della marcatura CE che deve essere corredata dal numero di identificazione dell’organismo notificato responsabile e apposta sul dispositivo e sulla confezione.

I DM possono avere azione chimica (si basano su reazioni che portano trasformazioni tra le sostanze reagenti. Sono acido-base, ossido-riduzione e chelazione) o fisica (si basano su interazioni che non determinano la trasformazione della materia o della natura della sostanza ma solo una sua interazione).

Meccanismi

• Meccanismo principale —> meccanismo responsabile delle sue prestazioni, è necessario e sufficiente al raggiungimento dell’effetto terapeutico rivendicato dal prodotto.
• Meccanismo accessorio —> effetto che si può affiancare a quello principale. L’azione di un dispositivo affinché sia accessoria deve migliorare le prestazioni del prodotto, ottimizzare la maneggevolezza per l’operatore o per il destinatario ma non deve essere responsabile dell’effetto terapeutico del dispositivo.

Biocidi

Biocidi —> il Regolamento UE 528/2012 definisce i biocidi come sostanze o miscele, in forma fornita all’utilizzatore, che siano in grado di eliminare, distruggere, rendere inoffensivo o comunque agire su un organismo nocivo con qualsiasi mezzo diverso dalla mera azione fisica o meccanica. Vengono classificati in 23 tipi di prodotti con caratteri e destinazione d’uso differenti. Le tipologie sono divise in quattro gruppi, con la descrizione di ogni tipologia in base all’attività ed all’uso. L’articolo 16 del Regolamento 98/UE prevede l’analisi di tutti i PA conosciuti e la riclassificazione degli stessi nella categoria unica di biocidi. La classificazione culminerà nella loro collocazione in un elenco delle sostanze ammesse detto Lista Positiva. Tutti i PA ancora in oggetto di riesame possono essere commercializzati temporaneamente seguendo la normativa del dato paese (in Italia come Presidi Medico Chirurgici). Con l’entrata in vigore del Reg 528/2012 i PMC hanno cessato di esistere. Se si è intenzionati a mantenere in commercio un determinato PMC o un Prodotto di Libera Vendita il cui PA è stato incluso nell’elenco dei biocidi dell’UE, le aziende devono richiedere l’autorizzazione come biocida altrimenti deve essere ritirato dal mercato.

Siringhe e aghi

Siringhe —> costituite da materiale atossico, apirogena, sterilizzate con ossido di etilene, non devono contenere caucciù e la sostanza usata per lo scorrimento del pistone deve essere atossica.

Aghi —> fatti di nickel o acciaio inossidabile, classificati in base al calibro che viene misurato in gauge (G), ci sono aghi che vanno da un minimo di 18 G ad un massimo di 32 G. I colori servono per individuare a colpo d’occhio la dimensione dell’ago. L’ago più utilizzato è a 3 misure, gli aghi più recenti sono a 5 smussature (vantaggi: maggior comfort per il paziente e riduzione della forza di pressione). L’innesto che unisce l’ago con la siringa è indicato come Luer slip (a scivolamento) o Luer Lock (a vite).

Penne da insulina

Penne da insulina —> sono un dispositivo medico per la somministrazione di insulina. I vantaggi sono:

• Dose di insulina facilmente valutata
• Somministrazione accompagnata da un suono acustico pertanto può essere fatta da persone ipovedenti
• Somministrazione con una sola mano senza vedere il sito di somministrazione

Modulo 2: Biomateriali

Per biomateriale intendiamo un materiale progettato per interagire senza limiti di tempo con i sistemi biologici allo scopo di valutare, trattare, incrementare o sostituire tessuti, organi o funzioni corporee. I biomateriali rispondono all’esigenza di sostituire o integrare tessuti/organi non più attivi dal punto di vista funzionale o metabolico.

Tra le situazioni che richiedono l’applicazione di un DM citiamo: tumori che necessitano di una rimozione chirurgica, rilascio di farmaci in maniera controllata, compensazione di problemi psicologici ed estetici, atrofia tissutale o graduale mancanza di rigenerazione dei tessuti, difetti dello sviluppo con conseguenze funzionali.

Classificazione dei biomateriali

• Effetti sul materiale
  • Biostabili (non viene alterato dai fluidi biologici)
  • Biodegradabili (subisce una trasformazione chimica che ne altera le proprietà)
• Effetti sull’organismo
  • Biotossici (reazione negativa dell’organismo)
  • Bioriassorbibile (subisce una lenta degradazione)
  • Bioinerti
  • Bioriassorbibili
• In base alla natura chimica
  • Polimeri
  • Metalli
  • Ceramici
  • Compositi
  • Di derivazione biologica

I biomateriali devono essere:

• Compatibili (dal punto di vista morfologico, funzionale e biologico). Biocompatibilità —> capacità di un materiale di determinare, da parte di un sistema vivente, una reazione favorevole alla sua presenza in una specifica applicazione.
• Affidabili poiché spesso è impossibile effettuare operazioni di manutenzione o sostituire eventuali componenti malfunzionanti.
• Tenaci —> assorbire energia e spenderla nella sua deformazione. La scarsa tenacità può portare ad un innesco di cricca o alla propagazione della rottura.
• Viscoelastici —> caratteristiche elastiche e viscose

L’organismo possiede la capacità di difendersi da situazioni che potenzialmente sono in grado di danneggiarlo. Il problema fondamentale risiede nel fatto che l’accettazione del corpo “estraneo” dipende dal riconoscimento della natura dei materiali da parte dei tessuti, piuttosto che dalla valutazione delle funzioni svolte. Nel caso in cui il materiale sia solido, l’organismo tende ad espellerlo se è mobile o ad isolarlo con una superficie epiteliale se non può essere spinto verso la superficie. Questo meccanismo produce una capsula attorno al corpo estraneo.

Al fine di evitare problemi legati alla coagulazione del sangue (trombi) è importante che il biomateriale utilizzato abbia una superficie lucida perché il sangue coagula più facilmente su superfici rugose. La superficie deve essere idrofila e non carica positivamente (il sangue è carico negativamente, se la superficie fosse positiva si formerebbero dei coaguli). È necessario, inoltre, garantire le condizioni fluidodinamiche tali da minimizzare sforzi di taglio e urti.

Metalli nei dispositivi medici

I metalli trovano larghissimo uso come materiali da costruzione per DM. Infatti i materiali metallici si prestano bene a risolvere i problemi legati alla sostituzione di tessuti duri quali ossa e denti in forza delle loro elevate proprietà meccaniche che rendono possibile la realizzazione di protesi in grado di sopportare carichi elevati con piccole sezioni. I materiali metallici presentano importanti caratteristiche:

• Elevato modulo elastico
• Buona duttilità
• Elevata resistenza alla fatica meccanica

La biocompatibilità dei metalli è legata alla facilità o meno della loro corrosione in ambiente biologico: i fluidi biologici hanno infatti un elevato potere corrosivo nei confronti dei metalli. Durante la corrosione avviene il rilascio di ioni metallici con due possibili conseguenze:

• Perdita di funzionalità dell’impianto
• Contaminazione dei tessuti circostanti o dell’intero organismo

I biomateriali metallici possono essere in:

• Acciaio inox
• Leghe di cobalto: particolarmente adatte nelle applicazioni che richiedono lunga durata senza presentare fenomeni di frattura o fatica del metallo (ex: protesi dell’anca)
• Titanio: duro, lucido, leggero, buona compatibilità e buona resistenza alla corrosione. Ha una scarsa resistenza al taglio e quando entra in contatto con sé stesso o con altri materiali tende a grippare, per questo le superfici esposte ad attrito vengono rivestite con ulteriori materiali (per es. quelli ceramici).
• Leghe di nickel-titanio: buona lavorabilità e resistenza alla corrosione; possiedono la capacità di essere a “memoria di forma” (capacità di ricordare la configurazione iniziale e di ritornarvi). Tale capacità si manifesta tramite due comportamenti: effetto a memoria di forza e pseudo elasticità.

Applicazioni

• Clips per aneurismi intracranici
• Filtri per la vena cava
• Fabbricazione di fili per gli archetti in ortodonzia

Biomateriali ceramici

I biomateriali ceramici (poco tenaci e molto fragili) sono materiali ottenuti da materie prime inorganiche non metalliche mediante formatura e successiva cottura. La struttura atomica dei materiali ceramici conferisce loro le proprietà di ottima resistenza al calore e all’attacco degli agenti chimici (refrattarietà), nonché di isolamento elettrico e termico e di buona resistenza ai carichi di compressione. Tuttavia, la struttura cristallina dei materiali ceramici non consente il movimento relativo degli atomi, cosí, quando il materiale è deformato oltre un certo limite subisce una frattura fragile.

A causa delle spiccate caratteristiche di durezza e fragilità, i materiali ceramici non sono adeguati per costruire interamente componenti. In generale, i materiali ceramici sono distinti in materiali ceramici avanzati e tradizionali. Possono essere:

• Bioattivi —> bioattività = il materiale è in grado di indurre nei tessuti biologici una risposta attivando i processi chimici e biologici all’interfaccia.
• Biovetri: sono caratterizzati da —> basso coefficiente di dilatazione termica, resistenza a trazione, resistenza all’abrasione, fragilità elevata. Queste soluzioni tecnologiche trovano impiego nella sostituzione di tendini.

Tra i materiali ceramici troviamo:

• Allumina: eccellente compatibilità con i tessuti, buone proprietà meccaniche, bassa resistenza alla trazione. Il principale problema connesso con l’uso dell’allumina è la sua fragilità in quanto forze impulsive possono produrre la rottura del materiale.
• Idrossiapatite: possiede un’eccellente biocompatibilità in quanto è capace di formare legami con i tessuti duri, ha un elevato modulo elastico rispetto ai tessuti biologici duri. Trova impiego nella realizzazione di piccole ossa, piccole porzioni di osso corticale per correzioni scheletriche, rivestimenti di protesi metalliche per applicazioni ortopediche o odontoiatriche.

Materiali polimerici

I materiali polimerici sono sostanze generalmente organiche costituite da molecole di grandi dimensioni formate da ripetizioni di monomeri. Sono caratterizzati da cattiva conduzione elettrica, bassa densità, basse temperature di rammollimento e buona compatibilità. Le proprietà fisiche dei polimeri sono:

• PM e relativa distribuzione
• Arrangiamento delle catene
• Composizione chimica
• Grado di polimerizzazione
• Temperatura

In base alla disposizione delle catene, i polimeri possono essere:

• Cristallini (se le catene sono organizzate in maniera regolare ed ordinata)
• Amorfi (le catene sono organizzate in maniera irregolare)
• Semicristallini

I polimeri cristallini, se sottoposti a temperatura di fusione, passano dallo stato solido a liquido, quelli amorfi invece presentano due transizioni:

• Transizione vetrosa (da stato solido a gommoso)
• Rammollimento (da gommoso a liquido)

In base all’organizzazione delle catene possono essere: lineari, ramificati e reticolari. Nei polimeri lineari e ramificati ci sono legami deboli che permettono lo scorrimento delle catene una sull’altra; hanno quindi caratteristiche viscoelastiche; sono termoplastici (sono modellabili plasticamente un numero illimitato di volte). Nei reticolati si instaurano legami di tipo covalente, per questo le catene sono impedite una sull’altra e quindi aumentano le caratteristiche meccaniche e di rigidezza e sono termoindurenti. Gli indurenti subiscono una modificazione chimica durante il processo di trasformazione che li fa diventare insolubili ed infusibili. Ad elevata temperatura non fondono ma bruciano.

Siliconi

I siliconi sono polimeri inorganici basati su catene silicio/ossigeno e possono essere a lunga o corta catena e non solo lineari. È uno dei biomateriali più testati, sono sempre più utilizzati nelle applicazioni sanitarie e mediche per la loro biocompatibilità e le proprietà fisiche ad alta performance. Vantaggi: aumento del tempo di permanenza nel sito di applicazione, ipoallergici, flessibili, stabili, ftalato free e resistenza batterica.

Modulo 3: Glucometri e aerosol

I glucometri sono dispositivi in grado di misurare la quantità di glucosio nel sangue. Possono essere:

• Riflettometrici —> utilizzano esochinasi, glucosio ossidasi, glucosio deidrogenasi. L’H₂O₂, prodotta dalla reazione glucosio + O₂, reagisce con un substrato cromogeno.