FR2796559A1

FR2796559A1 - Procede de traitement d'un objet ou materiau, pour lui conferer une biocompatibilite, avec une faible adherence biologique

Info

Publication number: FR2796559A1
Application number: FR9909624A
Authority: FR
Inventors: Thi Thanh Thuy Le; Philippe Lejeune; Gilbert Legeay
Original assignee: INST NAT SCIENCES APPLIQ
Current assignee: INST NAT SCIENCES APPLIQ
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-01-26
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: FR2796559B1

Abstract

Procédé de traitement d'un objet ou matériau, comprenant un substrat dont la surface exposée est susceptible d'entrer en contact avec un milieu biologique comportant des micro-organismes, ledit procédé comprenant une étape de greffage chimique, et une étape de couchage,caractérisé en ce que, en combinaison :- l'étape de greffage chimique est effectuée en une seule étape, pendant laquelle concomitamment, d'une part on met la surface exposée de l'objet ou matériau, en contact avec une atmosphère gazeuse comprenant au moins une espèce chimique, apte à former un groupement polaire une fois liée audit substrat, et d'autre part on active l'espèce chimique et/ ou la surface exposée, par apport d'énergie in situ, par exemple rayonnée;- et le matériau polymère est hydrosoluble, et ce dernier est lié par liaison faible, à la surface exposée greffée, à l'exclusion de pratiquement toute liaison chimique, d'une part entre ledit matériau polymère et la surface greffée exposée, et d'autre part au sein dudit matériau polymère, par réticulation.

Description

La présente invention concerne de manière générale le traitement d'un objet ou matériau, comprenant un substrat dont toute surface exposée, par exemple extérieure ou intérieure, est susceptible d'entrer en contact avec un milieu biologique, liquide ou solide, comportant des bactéries et/ou des entités biologiques comportant des protéines, ce traitement ayant pour objectif principal de rendre ladite surface biocompatible.

Conformément au document EP-A-0 611792, on a proposé un procédé de traitement d'un substrat, en vue de le rendre biocompatible, selon lequel, successivement on effectue une étape de greffage chimique, pour obtenir une surface exposée sur laquelle ont été greffés des groupements polaires, puis une étape de couchage, pour déposer ou lier au moins un matériau polymère sur la surface exposée greffée.

L'étape de greffage chimique est effectuée en plusieurs opérations, à savoir : - une première opération, pendant laquelle concomitamment, d'une part on met la surface exposée de l'objet ou du matériau en contact avec une atmosphère gazeuse comprenant de l'oxygène, et d'autre part on active l'oxygène, et/ou la surface exposée, par apport d'énergie in situ, par exemple rayonnée - une deuxième opération pendant laquelle on applique sur la surface exposée, traitée selon la première opération, une solution aqueuse comprenant un monomère acrylamide et des ions cériques, moyennant quoi ledit monomère est greffé sur la surface exposée - et une troisième opération, par laquelle on lie chimiquement des groupements polaires, à savoir amine ou carboxyle, sur les monomères acrylamides, moyennant quoi on obtient une surface exposée sur laquelle ont été greffés indirectement des groupements polaires.

L'étape de couchage est effectuée avec des matériaux biologiques, ou biofonctionnels, dont certains sont des macromolécules ou polymères naturels, essentiellement sous forme d'hydrogels. Cette étape est effectuée, soit par liaison chimique, soit par liaison ionique.

L'objet ou matériau ainsi traité et obtenu ne présente pas une biocompatibilité assurée, en raison des étapes, purement chimiques que

constituent les deuxième et troisième opérations de l'étape de greffage chimique, et éventuellement l'étape de couchage, qui peuvent laisser subsister des résidus, tels que solvants ou autres, toxiques.

Conformément au document EP-A-0 611576, on a proposé un procédé de traitement d'un outil à usage médical, selon lequel : (a) selon une étape de greffage chimique, on met la surface exposée de l'outil en contact avec un plasma comprenant une espèce chimique susceptible d'être liée chimiquement au substrat de l'outil, au niveau de sa surface exposée, et apte à former un groupement polaire, préférentiellement carboxy, par exemple anhydride d'acide, une fois liée audit substrat, moyennant quoi on obtient ladite surface exposée sur laquelle lesdits groupements polaires sont greffés (b) selon une étape de couchage, on dépose et lie un polymère hydrosoluble à la surface exposée greffée de l'outil : - en disposant de ou préparant un polymère hydrosoluble modifié, comportant des restes réactifs, à savoir epoxy, halogénure, ou isocyanate - en faisant réagir chimiquement le polymère hydrosoluble modifié avec la surface exposée greffée de l'outil - et en réticulant le polymère hydrosoluble modifié, lié chimiquement avec la surface exposée greffée de l'outil.

Un tel procédé permet sans doute d'obtenir une biocompatibilité suffisante pour un contact très limité ou très ponctuel, par exemple avec un tissu vivant. Il ne permet pas d'assurer une biocompatibilité à un matériau ou objet susceptible de rester plus longtemps en contact avec tout milieu biologique, en raison des opérations chimiques requises, au minimum pour lier le polymère hydrosoluble à la surface exposée, et réticuler le polymère hydrosoluble lié. Comme précédemment, ces opérations chimiques sont susceptibles de laisser subsister des résidus toxiques dans le biomatériau finalement obtenu.

Conformément au document FR-A-2 620 624, on a décrit un procédé de traitement d'un objet ou matériau, pour lui conférer non seulement une biocompatibilité, mais surtout une forte hémocompatibilité et une faible thrombogénéité. Ce procédé consiste essentiellement en un greffage chimique, selon lequel on met une surface exposée de l'objet ou du matériau, en contact avec un plasma comprenant une espèce chimique

fluorée susceptible d'être liée chimiquement au substrat de l'objet ou du matériau, au niveau de sa surface exposée, et apte à former un groupement fluoré, à savoir F, CF2, ou CF3, une fois liée audit substrat, moyennant quoi on obtient ladite surface exposée sur laquelle sont greffés lesdits groupements fluorés.

Un tel procédé ne permet pas d'obtenir des objets ou matériaux, dont la surface exposée présente une faible adhérence vis-à-vis de tout milieu biologique entrant à son contact, comportant des micro-organismes, par exemple des bactéries et/ou des entités biologiques comportant des protéines.

Selon la présente invention, on a découvert que les choix opératoires définis ci-après, en combinaison, permettent d'obtenir un objet ou matériau, non seulement biocompatible, mais également faiblement ou peu adhérent vis-à-vis de tout milieu biologique, entrant à son contact, comportant des micro-organismes, par exemple des bactéries et/ou des entités biologiques comportant des protéines, et ce quel que soit le substrat utilisé.

Conformément à l'invention, en combinaison : - l'étape de greffage chimique est effectuée en une seule étape, pendant laquelle concomitamment, d'une part on met la surface exposée de l'objet ou du matériau, en contact avec une atmosphère gazeuse comprenant au moins une espèce chimique, susceptible d'être liée chimiquement au substrat au niveau de sa surface exposée, sans se polymériser, et apte à former un groupement polaire une fois liée au substrat, et d'autre part on active l'espèce chimique et/ou la surface exposée, par apport d'énergie in situ, par exemple rayonnée ; - et le matériau polymère est hydrosoluble, et ce dernier est lié par liaison faible, par exemple par liaison hydrogène, à la surface exposée greffée, à l'exclusion de pratiquement toute liaison chimique, d'une part entre ledit matériau polymère et la surface greffée exposée, et d'autre part au sein dudit matériau polymère, par réticulation.

L'intérêt d'un biomatériau présentant une faible adhérence biologique, c'est-à-dire une faible aptitude à adhérer à différents microorganismes, par exemple bactéries, n'est pas à démontrer. En effet, on connaît les propriétés d'adhésion bactérienne et protéique de nombreux biomatériaux, tels que silicones, utilisés pour fabriquer des implants,

tubulures, et accessoires, par exemple à usage urologique ou gynécologique. Cette adhérence a pour conséquence, sur le moyen et long terme, d'entraîner une résistance aux antibiotiques des souches et espèces bactériennes qui demeurent ainsi en permanence, et sous faible concentration, au contact des substances bactéricides administrées aux patients.

Grâce à l'invention, on obtient un biomatériau composite, présentant une excellente cohésion interne, en ce qu'il n'est pas susceptible en particulier de se délaminer, et ceci sans aucune opération ou intégration d'espèces chimiques susceptibles d'apporter une certaine toxicité vis-à-vis de milieux biologiques ou vivants, avec lesquels un objet ou matériau selon l'invention est susceptible d'entrer en contact.

La présente invention présente encore les modalités d'exécution suivantes.

Le matériau polymère, à l'état solide, a intrinsèquement, c'est-àdire à l'état non lié avec le substrat de l'objet ou du matériau traité selon l'invention, une énergie de surface relativement importante, par exemple un angle de contact inférieur à 50 et par exemple compris entre 20 et 55 .

Le matériau polymère retenu selon l'invention est biocompatible, au sens où il peut être mis au contact d'un milieu biologique, par exemple un tissu vivant, sans affecter, c'est-à-dire sans modifier à court terme ce dernier. En particulier, cette biocompatibilité s'entend d'au moins l'une des propriétés suivantes, à savoir : - quasi-absence de monomères ou oligomères - pratiquement pas de traces de catalyseur de polymérisation - pratiquement aucun additif, et/ou résidu de polymérisation.

Les groupements polaires retenus pour être greffés sur la surface exposée du substrat sont préférentiellement des groupements carboxy, hydroxy ou amino.

Le matériau polymère hydrosoluble est choisi préférentiellement dans le groupe constitué par : - les celluloses et celluloses modifiées - la polyvinylpyrrolidone et ses copolymères - les polypropylèneglycols - les polyacrylamides - les polyacrylates

les copolymères comprenant des motifs acrylate ou hydroxyéthylacrylate les alcools polyvinyliques - les chitosans les polysaccharides.

A titre d'exemple, le matériau polymère hydrosoluble est une cellulose, ou une cellulose modifiée, choisie dans le groupe constitué par les hyroxypropylméthyl-celluloses (HPMC), les carboxyméthyl-celluloses, les méthylhydroxypropyl-celluloses, et les hydroxyéthyl-celluloses.

Avantageusement, le matériau polymère a une qualité pharmaceutique, c'est-à-dire est apte à entrer dans la composition ou formulation d'un médicament, et est donc par exemple répertorié en tant que tel dans la pharmacopée européenne et/ou américaine.

L'apport d'énergie in situ requis pendant l'étape (a) peut être effectué selon tout moyen approprié, par exemple au moyen de radiations gamma et ultra-violets, mais aussi par bombardement électronique.

Préférentiellement, cette étape (a) est effectuée en mettant la surface exposée du substrat, en contact avec un plasma comprenant l'espèce apte à former le ou les groupements polaires requis par l'invention.

S'agissant d'un plasma, les conditions particulières suivantes sont préférées : - le plasma comprend de l'argon et est obtenu par apport in situ d'une énergie radio-fréquence, ayant une puissance comprise entre 3 et 10 W par litre d'atmosphère gazeuse, pendant une durée comprise entre environ 1 et 20 minutes - ou le plasma est obtenu par apport in situ d'une énergie microonde, ayant une puissance comprise entre 3 et 10 W par litre d'atmosphère gazeuse, pendant une durée comprise entre 5 secondes et 20 minutes - à titre d'exemple, le plasma est obtenu par apport d'énergie in situ, sous forme de décharges couronnes, avec une tension comprise entre 50 et 500 V, pendant une durée comprise entre 0,1 et 1 seconde ; cette décharge couronne peut être effectuée à l'aide d'un dispositif à électrodes parallèles en vis-à-vis, ou à électrodes parallèles côte à côte (avec un arc électrode d'environ 5 mm de hauteur), ou à arc soufflé (électodes parallèles côte à côte avec un courant gazeux entre lesdites électrodes, créant ainsi arc électrique d'environ 10 cm de hauteur).

Si nécessaire, une étape d'oxydation de la surface exposée du substrat est effectuée, avant l'étape de greffage chimique, ou entre les étapes de greffage chimique et de couchage.

Par groupement polaire , on entend tout groupement chimique susceptible de générer un ou plusieurs protons.

La présente invention concerne également un objet ou matériau, à savoir biomatériau, susceptible d'être obtenu par un procédé tel que défini précédemment. En particulier, l'invention concerne un objet ou matériau dont la surface exposée, par exemple extérieure, est susceptible d'entrer en contact avec un milieu biologique, tel que défini précédemment, cet objet ou matériau comprenant : - un substrat dont une surface comprend des groupements polaires greffés chimiquement - un matériau polymère déposé sur la surface greffée, ce matériau étant caractérisé en ce que, en combinaision, d'une part le matériau polymère est hydrosoluble, et d'autre part ledit matériau polymère est lié, par liaison faible, par exemple par liaison hydrogène, à la surface greffée du substrat, et ce à l'exclusion de toute liaison chimique, d'une part entre le matériau polymère et la surface greffée exposée, et d'autre part au sein dudit matériau polymère, par réticulation.

Préférentiellement, les groupements polaires greffés pénètrent à partir de la surface du substrat, sur une épaisseur dudit substrat comprise entre 10 et 500 nm, et préférentiellement comprise entre 30 et 100 nm.

Le matériau polymère lié à la surface greffée du substrat a une épaisseur comprise entre 1 m et 10 m, et préférentiellement comprise entre 2 //m et 10 m.

Comme dit plus haut, l'invention s'applique à des objets ou matériaux, dont les substrats sont les plus divers, et par exemple choisis parmi : - les métaux, notamment acier et titane - les céramiques - les matières polymères naturelles ou synthétiques, thermoplastiques, thermo-durcissables, et visco-élastiques, par exemple caoutchouc.

Préférentiellement, le substrat d'un objet ou matériau selon l'invention est choisi dans le groupe constitué par le polyéthylène, les

polysiloxanes, les polyamides, les polyéthers, les polyesters, et les polychlorures de vinyle.

Un biomatériau selon l'invention peut être utilisé pour la fabrication d'objet à usage médical, chirurgical, ou thérapeutique, par exemple à usage urinaire et gynécologique, avec les avantages décrits précédemment, résultant de leur faible adhérence biologique.

L'invention concerne aussi l'utilisation des matériaux précédemment décrits, en tant que matériaux anti-adhérence biologique.

La présente invention est maintenant décrite par référence à la partie expérimentale suivante.

Tout d'abord, le procédé de traitement comprend : (a) une étape de greffage chimique, effectuée avec un plasma de type capacitif, dans un réacteur de 25 litres, sous émission radioélectrique de 10 à 400 W, et avec une durée de plusieurs minutes, et ce avec un matériel PLASMATECKNIK GRUN GmbH référence MPG (b) l'étape de couchage est effectuée par simple immersion ou trempage du matériau ou objet greffé chimiquement, avec une solution aqueuse du matériau polymère, puis égouttage, et séchage sous hotte à flux laminaire pendant environ 1 heure.

L'objet testé consiste en une plaque d'un polyméthacrylate de méthyle (PMMA), ou polystyrène (PS), ou polyuréthanne (PU). Pour cet objet, l'étape (a) est effectuée avec un plasma d'argon, sous une puissance de décharge de 100 W, pendant une durée de 10 minutes.

Les matériaux polymères utilisés sont : PVP : polyvinylpyrrolidone (grade pharmaceutique) HPMC : hydroxypropylméthylcellulose E4M hydrosoluble (pharmaceutique) PAA : polyacrylamide
Les solutions sont préparées avec de l'eau stérile (préparation injectable) et à des teneurs de :
1 % en PVP
0,5% en HPMC
1 % en PAA

Les échantillons de PMMA ayant été ainsi traités, la colonisation bactérienne de leurs surfaces exposées a été quantifiée au microscope à épifluorescence.

Le tableau 1 ci-après résume les résultats obtenus, selon les essais.

TABLEAU 1

<tb>
<tb> Nombre <SEP> Nombre
<tb> Substrat <SEP> cellules <SEP> Conditions <SEP> de <SEP> traitement <SEP> cellules <SEP> Réf.
<tb> avant <SEP> après
<tb> traitement, <SEP> traitement,
<tb> par <SEP> mm2 <SEP> par <SEP> mm2
<tb> 86 <SEP> PS <SEP> tém.
<tb>

Ar,100W, <SEP> 10min, <SEP> + <SEP> HPMC <SEP> 0,5% <SEP> 66 <SEP> PS-HPMC
<tb> Ar,100W, <SEP> 10min <SEP> 17 <SEP> PS-Ar
<tb> Ar,100W, <SEP> 10min, <SEP> + <SEP> PVP <SEP> 1% <SEP> 14 <SEP> PS-PVP
<tb> PMMA <SEP> 82 <SEP> PMMA <SEP> tem
<tb> Ar,100W, <SEP> 10min, <SEP> + <SEP> HPMC <SEP> 0,5% <SEP> 52 <SEP> PMMA-HPMC
<tb> Ar,100W, <SEP> 10min <SEP> 27 <SEP> PMMA-Ar
<tb> Ar,100W, <SEP> 1 <SEP> Omm, <SEP> + <SEP> PVP <SEP> 1% <SEP> 26 <SEP> PMMA-PVP
<tb> Ar, <SEP> 100W, <SEP> 10min, <SEP> + <SEP> Poyvinlyalcool <SEP> 22 <SEP> PMMA-PVA
<tb>

Ar,100W, 1 Omin, + Polyacryl amide 18 PMMA-PAA Ar : argon
Les souches et conditions de culture suivantes sont utilisées :
La souche d'Escherichia coli PHL628 (référence : Isolation of an Escherichia coli K-12 Mutant Strain Able to Form Biofilms on Inert Surfaces : Involvement of a New ompR Allele That Increases Curli Expression, Olivier Vidal, Robert Longin, Claire Prigent-Combaret, Corinne Dorel, Michel Hooreman, and Philippe Lejeune, Journal of Bacteriology, Mai 1998, p 2442-2449) est capable de coloniser en quelques heures des surfaces telles que le verre et différents plastiques (PS, PMMA, PE, PP,...) grâce à la surproduction d'un type particulier de pili : les curli .

Les incubations de cette souche ont été effectuées à 30 C dans le milieu minimum M63G (H20 ; KH2 P04 ; (NH4)2S04 ; Fe2(SO4)3 ; MgS04 ; vitamine B1 et glucose) en absence d'agitation.

Les cultures de la souche ont été ensemensées à DO600 = 0,01.

Après différentes périodes d'immersion, les échantillons ont été lavés 2 fois dans du MgS04, 0. 01 M (milieu isotonique avec le cytoplasme des bactéries), pour éliminer les bactéries libres. Les biofilms développés

sur ces surfaces sont ensuite colorés au 4.6-diamidino-2-phénylindole (DAPI) et observés sous microscope à épifluorescence avec un grossissement de 625 et 1250 fois. Les observations ont été réalisées sur des champs d'environ 0,7 mm2 (x1250) et 1,38 mm2 (x 625).

Pour chaque échantillon, l'observation a été effectuée sur 25 champs d'observation situés sur 5 zones ou champs rectangulaires, dont l'un au centre, et les quatre autres dans les quatre angles respectivement.

Pour chaque essai, on mesure l'énergie de surface (angle de contact), et le nombre de bactéries par mm2 (Nb/mm2), mesuré après immersion. Les résultats suivants sont obtenus.

Substrat : PS - PVP ; Ar ; HPMC
4 heures d'immersion
TABLEAU 2

<tb>
<tb> Support <SEP> Contact <SEP> angle <SEP> ( ) <SEP> Nb/mm2
<tb> PS-HPMC <SEP> 66 <SEP> 5
<tb> PS-Ar <SEP> 17 <SEP> 7
<tb> PS-PVP <SEP> 14 <SEP> 59
<tb> PS-tém. <SEP> 86 <SEP> 88
<tb>
6 heures d'immersion
TABLEAU 3

<tb>
<tb> Support <SEP> Contact <SEP> angle <SEP> ( ) <SEP> Nb/mm2
<tb> PS-HPMC <SEP> 66 <SEP> 26
<tb> PS-Ar <SEP> 14 <SEP> 51
<tb> PS-PVP <SEP> 86 <SEP> 251
<tb> PS-tém. <SEP> 17 <SEP> 455
<tb>
Support : PMMA - PVP ; Ar ; HPMC 4 heures d'immersion

TABLEAU 4

<tb>
<tb> Support <SEP> Contact <SEP> angle <SEP> ( ) <SEP> Nb/mm2
<tb> PMMA-HPMC <SEP> 52 <SEP> 5
<tb> PMMA-PVP <SEP> 26 <SEP> 40
<tb> PMMA-Ar <SEP> 27 <SEP> 138
<tb> PMMA-tém. <SEP> 83 <SEP> 145
<tb>
6 heures d'immersion
TABLEAU 5

<tb>
<tb> Support <SEP> Contact <SEP> angle <SEP> ( ) <SEP> Nb/mm2
<tb> PMMA-HPMC <SEP> 52 <SEP> 172
<tb> PMMA-Ar <SEP> 27 <SEP> 232
<tb> PMMA-tém. <SEP> 83 <SEP> ~ <SEP> ~ <SEP> 295-71J
<tb> PMMA-PVP <SEP> 26 <SEP> 451
<tb>
Support : PMMA - PAA ; 6 heures d'immersion (1ère expérience)
TABLEAU 6

<tb>
<tb> Support <SEP> Contact <SEP> angle <SEP> ( ) <SEP> Nb/mm2
<tb> PMMA-PVA <SEP> 22 <SEP> 2
<tb> PMMA-PAA <SEP> 18 <SEP> 11
<tb> PMMA-tém. <SEP> 83 <SEP> 184
<tb>

6 heures d'immersion (2ème expérience)
TABLEAU 7
Support Contact angle ( ) Nb/mm2 PMMA-PVA 22 10 PMMA-PAA 18 28 PMMA-tém. 83 55
18 heures d'immersion

TABLEAU 8

<tb>
<tb> PMMA <SEP> tém <SEP> Surface <SEP> recouverte <SEP> de <SEP> bactéries
<tb> PAA <SEP> Surface <SEP> recouverte <SEP> de <SEP> bactéries
<tb> PVA <SEP> Bactéries <SEP> associées <SEP> en <SEP> microcolonies <SEP> épaisses <SEP> et <SEP> de
<tb> ~~~~~~~~~grande <SEP> taille
<tb>
24 heures d'immersion
TABLEAU 9

<tb>
<tb> PMMA <SEP> tém <SEP> Surface <SEP> entièrement <SEP> recouverte <SEP> par <SEP> les <SEP> bactéries,
<tb> biofilm <SEP> très <SEP> épais
<tb> PAA <SEP> Surface <SEP> recouverte <SEP> par <SEP> les <SEP> bactéries, <SEP> encore <SEP> des
<tb> surfaces <SEP> vides
<tb> PVA <SEP> Comme <SEP> PAA
<tb>
Support : PMMA - PVP ; Ar ; HPMC ; PVA 6 heures d'immersion
TABLEAU 10

<tb>
<tb> Support <SEP> Contact <SEP> angle <SEP> ( ) <SEP> Nb/mm2
<tb> PMMA-PVA <SEP> 22 <SEP> 4
<tb> PMMA-PVP <SEP> 26 <SEP> 4
<tb> PMMA-HPMC <SEP> 52 <SEP> 10
<tb> PMMA-PAA <SEP> 18 <SEP> 19
<tb> PMMA-Ar <SEP> 27 <SEP> 114
<tb> PMMA-tém. <SEP> 86 <SEP> 203
<tb>

Polyuréthanne (PU)
Les échantillons ont été immergés dans le milieu M63G pendant 4h, 6h, 8h, 15h, 18h, 21 h et 24h. La colonisation bactérienne est nettement plus rapide avec le PU, par rapport aux autres types de surface.

En effet, après 4h d'immersion, quelques microcolonies qui occupent la moitié de la surface de champ ont été observées. Au bout de 15h, la surface est bien colonisée.

La distribution des bactéries sur les surfaces est très irrégulière.

Pendant les premières heures d'immersion, sur une même surface, on peut trouver soit des bactéries isolées en nombre variable, soit des microcolonies de taille variable.

Il y a une limitation de la colonisation bactérienne avec certains types de molécules comme :
HPMC (hydroxypropylméthyl cellulose) : après 4h et 6h d'immersion (le résultat est reproductif dans tous les essais).

PVP (polyvinylpyrrolindone) : après 4h et 6h d'immersion.

PVA (polyvinylalcool), PAA (polyacrylamide).

D'autres essais ont encore été effectués à partir de la même souche PHL d'Escherichi coli, à savoir PHL628, et d'une autre souche de cette même bactérie, à savoir HH97531012 (cf. publication Vidal et al, précitée), isolée à partir de l'urine d'un malade porteur d'une sonde urinaire contaminée, et ce en se rapprochant des conditions naturelles de contamination des biomatériaux, à savoir avec une faible densité bactérienne.

Les tableaux ci-après NI 11 à 13 résument les conditions de ces essais et les résultats obtenus, avec le milieu M63G.

Les incubations de ces deux souches ont été effectuées à 30 C dans le milieu minimum M63G (H20 ; KH2PO4 ; (NH4)2SO4 ; Fe2(SO4)3 ; MgS04 ; vitamine B1 et glucose) et dans l'urine (SIGMA) en absence d'agitation.

La densité bactérienne est d'environ 300 bact./ml (DO600 = 8. 10-7).

Après 24h et 48h d'immersion, les échantillons ont été lavés 2 fois dans du MgS04 0.01 M (milieu isotonique avec le cytoplasme des bactéries), pour éliminer les bactéries libres. Les bactéries fixées sur ces ces surfaces sont ensuite fixées au paraformaldehyde 4% pendant au moins 4 heures, puis colorées au 4.6-diamidino-2-phénylindole (DAPI) (2 g/ml, 30min), puis lavées 2 fois dans l'eau distillée et enfin recouvertes d'une goutte de glycérol 80%.

Les observations microscopiques ont été effectuées en immersion. Les observations ont été réalisées sur des champs d'environ

1,38 mm2 (x625), et dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment.

Souche d'Escherichia coli K-12 (PHL628)
24 heures d'immersion
TABLEAU 11

<tb>
<tb> Substrat <SEP> Angle <SEP> de <SEP> contact <SEP> Nb/mm2
<tb> ( )
<tb> PMMA-PAA <SEP> 83 <SEP> 3
<tb> PMMA-PVP <SEP> 14 <SEP> 6
<tb> PMMA-PVA <SEP> 26 <SEP> 6
<tb> PMMA-HPMC <SEP> 66 <SEP> 9
<tb> PMMA-Ar <SEP> 17 <SEP> 18
<tb> PMMAtém. <SEP> 86 <SEP> 32
<tb>
48 heures d'immersion
TABLEAU 12

<tb>
<tb> Substrat <SEP> Angle <SEP> de <SEP> contact <SEP> Nb/mm2
<tb> ( )
<tb> PMMA-PVP <SEP> 14 <SEP> 1
<tb> PMMA-PAA <SEP> 83 <SEP> 1
<tb> PMMA-PVA <SEP> 26 <SEP> 2
<tb> PMMA-HPMC <SEP> 66 <SEP> 3
<tb> PMMA-Ar <SEP> 17 <SEP> 10
<tb> PMMAtém. <SEP> 86 <SEP> 77
<tb>
Souche clinique d'Escherichia coli (HH97531012) 24 heures d'immersion

TABLEAU 13

<tb>
<tb> Substrat <SEP> Angle <SEP> de <SEP> contact <SEP> Nb/mm2
<tb> (Il)
<tb> PMMA-PAA <SEP> 83 <SEP> 1
<tb> PMM-PVP <SEP> 14 <SEP> 2
<tb> PMMA-PVA <SEP> 26 <SEP> 4
<tb> PMMA-HPMC <SEP> 66 <SEP> 6
<tb> PMMA-tém. <SEP> 86 <SEP> 48
<tb> PMMAt-Ar <SEP> 17 <SEP> 86
<tb>
48 heures d'immersion Les surfaces sont entièrement recouvertes par les bactéries Immersion dans l'urine Isolat clinique d'Escherichia coli (HH97531012) 24 heures d'immersion
TABLEAU 14

<tb>
<tb> PMMA <SEP> tém <SEP> Biofilm <SEP> très <SEP> épais <SEP> (épaisseur <SEP> de <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> //m) <SEP>
<tb> PMMA-Ar <SEP> Surface <SEP> recouverte <SEP> d'une <SEP> monocouche <SEP> de <SEP> bactéries
<tb> (épaisseur: <SEP> environ <SEP> 1 <SEP> m)
<tb> PMMA-PVP <SEP> Bactéries <SEP> dispersées <SEP> en <SEP> microcolonies <SEP> à <SEP> monocouches
<tb> et <SEP> de <SEP> taille <SEP> variable
<tb> PMMA-HPMC <SEP> Bactéries <SEP> dispersées <SEP> en <SEP> microcolonnies <SEP> à
<tb> monocouche, <SEP> plus <SEP> petites <SEP> que <SEP> sur <SEP> le <SEP> PVP
<tb> PMMA-PVA <SEP> Bactéries <SEP> soit <SEP> isolées, <SEP> soit <SEP> dispersées <SEP> en <SEP> petites
<tb> microcolonies <SEP> à <SEP> monocouche
<tb> PMMA-PAA <SEP> Comme <SEP> PVA
<tb>

48 heures d'immersion
Les surfaces sont entièrement recouvertes de bactéries sauf dans le cas de PMMA-HPMC, on observe des bactéries isolées ou quelques conglomérats de bactéries séparés par de grands espaces vides.

Les objets ou matériaux obtenus selon la présente invention ont un vaste champ d'applications, en raison de leur faible adhérence biologique, c'est-à-dire de leur aptitude à se lier à des micro-organismes, principalement bactéries.

A ce titre, ils constituent des biomatériaux de choix, et sont particulièrement bien adaptés pour la réalisation, l'obtention, et la fabrication d'objets, équipements, ou pièces à usage médical ou chirurgical, dans toutes sortes d'indications ou applications, par exemple pour constituer des implants, tubulures et accessoires en milieu urologique et gynécolog ique.

Claims

REVENDICATIONS

1/ Procédé de traitement d'un objet ou matériau, comprenant un substrat dont la surface exposée, par exemple extérieure, est susceptible d'entrer en contact avec un milieu biologique comportant des microorganismes, par exemple des bactéries et/ou des entités biologiques comportant des protéines, procédé selon lequel : (a) selon une étape de greffage chimique, on obtient une surface exposée sur laquelle ont été greffés des groupements polaires (b) selon une étape de couchage, on dépose au moins un matériau polymère sur la surface exposée greffée caractérisé en ce que, en combinaison : - l'étape de greffage chimique est effectuée en une seule étape, pendant laquelle concomitamment, d'une part on met la surface exposée de l'objet ou matériau, en contact avec une atmosphère gazeuse comprenant au moins une espèce chimique, susceptible d'être liée chimiquement audit substrat au niveau de sa surface exposée, sans se polymériser, et apte à former un groupement polaire une fois liée audit substrat, et d'autre part on active l'espèce chimique et/ou la surface exposée, par apport d'énergie in situ, par exemple rayonnée ; - et le matériau polymère est hydrosoluble, et ce dernier est lié par liaison faible, par exemple par liaison hydrogène, à la surface exposée greffée, à l'exclusion de pratiquement toute liaison chimique, d'une part entre ledit matériau polymère et la surface greffée exposée, et d'autre part au sein dudit matériau polymère, par réticulation.

2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau polymère, à l'état solide, a intrinsèquement une énergie de surface relativement importante, par exemple un angle de contact inférieur à 55 , et par exemple compris entre 20 et 55 .

3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau polymère est biocompatible, au sens où il peut être mis au contact d'un milieu biologique, par exemple un tissu vivant, sans affecter à court terme ce dernier.

4/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la biocompatibilité du matériau polymère s'entend d'au moins l'une des propriétés suivantes, à savoir : - quasi-absence de monomères ou oligomères

pratiquement pas de traces de catalyseur de polymérisation pratiquement aucun additif, et/ou résidu de polymérisation.

5/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les groupements polaires sont choisis dans le groupe constitué par les groupements carboxy, hydroxy et amino.

6/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau polymère est choisi dans le groupe constitué par : - les celluloses et celluloses modifiées - la polyvinylpyrrolidone et ses copolymères - les polypropylèneglycols - les polyacrylamides - les polyacrylates - les copolymères comprenant des motifs acrylate ou hydroxyéthylacrylate - les alcools polyvinyliques - les chitosans - les polysaccharides.

7/ Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau polymère est une cellulose ou une cellulose modifiée, choisie dans le groupe constitué par les hyroxypropylméthyl-celluloses (HPMC), les carboxyméthyl-celluloses, les méthylhydroxypropyl-celluloses, et les hydroxyéthyl-celluloses.

8/ Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau polymère a une qualité pharmaceutique, c'est-à-dire est apte à entrer dans la composition ou formulation d'un médicament.

9/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (a) est effectuée en mettant la surface exposée en contact avec un plasma comprenant ladite espèce chimique.

10/ Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le plasma comprend de l'argon et est obtenu par apport in situ d'une énergie radio-fréquence, ayant une puissance comprise entre 3 et 10 W par litre d'atmosphère gazeuse, pendant une durée comprise entre environ 1 et 20 minutes.

11/ Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le plasma est obtenu par apport in situ d'une énergie micro-onde, ayant une

puissance comprise entre 3 et 10 W par litre d'atmosphère gazeuse, pendant une durée comprise entre 5 secondes et 20 minutes.

12/ Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le plasma est obtenu par apport d'énergie in situ, sous forme de décharges couronnes, avec une tension comprise entre 50 et 500 V, pendant une durée comprise entre 0,1 et 1 seconde.

13/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (b) est effectuée par trempage du substrat résultant de l'étape (a) de greffage chimique, dans une solution aqueuse du matériau polymère, puis séchage.

14/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une étape d'oxydation de la surface exposée est effectuée, avant l'étape (a), ou entre les étapes (a) et (b).

15/ Objet ou matériau, susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.

16/ Objet ou matériau, selon la revendication 15, caractérisé en ce que les groupements polaires greffés pénètrent à partir de la surface du substrat, sur une épaisseur comprise entre 10 et 500 nm, et préférentiellement comprise entre 30 et 100 nm.

17/ Objet ou matériau, selon la revendication 15, caractérisé en ce que le matériau polymère lié à la surface greffée du substrat a une épaisseur comprise entre 1 m et 10 m, et préférentiellement comprise entre 2 m et 10 m.

18/ Objet ou matériau, selon la revendication 15, caractérisé en ce que le substrat est choisi dans le groupe constitué par : - les métaux, notamment acier et titane - les céramiques - les matières polymères naturelles ou synthétiques, thermo- plastiques, thermo-durcissables, et visco-élastiques.

19/ Objet ou matériau, selon la revendication 18, caractérisé en ce que le substrat est choisi dans le groupe constitué par le polyéthylène, les polysiloxanes, les polyamides, les polyéthers, les polyesters, et les polychlorures de vinyle.

20/ Utilisation d'un matériau, selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, pour la fabrication d'un objet à usage médical,

chirurgical, ou thérapeutique, par exemple à usage urinaire et gynécologique.

21/ Utilisation d'un matériau, selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, en tant que matériau anti-adhérence biologique.