Come l'anodizzazione può rendere l'alluminio adatto a dispositivi medici riutilizzabili

31 agosto 2020 Di Nancy Crotti

I trattamenti superficiali anodici dell'alluminio ad alte prestazioni offrono ai produttori di dispositivi medici maggiori opzioni per dispositivi medici resistenti alla sterilizzazione.

Neel Patel, Florida Anodizzare Sistemi e Tecnologie

[Immagine da Florida Anodize System & Technologies]

L'anodizzazione dell'alluminio è il processo mediante il quale lo strato superficiale di un substrato di alluminio viene convertito elettrochimicamente in uno strato di ossido di alluminio. Sebbene sull'alluminio sia possibile trovare uno strato di ossido naturale, questo strato è irregolare, sottile e offre scarsa protezione contro la corrosione chimica e l'abrasione da usura ed è del tutto inadatto in un ambiente medico.

Il processo di anodizzazione consente ai componenti in alluminio di avere uno strato superficiale uniforme e regolare, aumentando la durata del componente e proteggendo il materiale sottostante dalla corrosione. Processi supplementari possono aumentare la funzionalità dello strato anodico. Ad esempio, nella struttura anodica possono essere depositati coloranti, lubrificanti o anche biocidi antimicrobici.

Sebbene il concetto di anodizzazione dell’alluminio sia abbastanza semplice, vari standard dipendenti dal settore influenzano i parametri del processo, che a loro volta influiscono notevolmente sulle caratteristiche del rivestimento finale.

Tra gli standard più utilizzati, soprattutto negli Stati Uniti, figurano quelli sviluppati dal Dipartimento della Difesa americano, ovvero la specifica Mil-A-8625. Tra i rivestimenti anodici descritti in dettaglio ci sono Tipo I: anodizzazione con acido cromico, Tipo II: anodizzazione con acido solforico e Tipo III: anodizzazione con rivestimento duro con acido solforico.

L'industria dei dispositivi medici non ha sviluppato un proprio ed unico standard di rivestimento anodico, ma si affida invece alle specifiche militari; i più utilizzati sono il Tipo II e il Tipo III. Sebbene entrambi offrano protezione, i rivestimenti di Tipo II sono generalmente più esteticamente gradevoli, mentre i rivestimenti di Tipo III hanno una maggiore resistenza all'abrasione a costo di essere generalmente meno estetici.

Anche prima del COVID-19, la ricerca di una sterilizzazione efficace – soprattutto con una migliore comprensione delle infezioni contratte in ospedale – portava all’uso di processi di sterilizzazione chimica che erano piuttosto corrosivi per l’alluminio anodizzato. Il colore e il rivestimento anodico si degraderebbero rapidamente dopo i primi cicli di sterilizzazione, diminuendo così la vita operativa di un dispositivo medico altrimenti idoneo.

Tuttavia, le tecniche anodiche sono state sviluppate appositamente per superare questa debolezza, consentendo ai produttori di dispositivi medici di continuare a utilizzare l’alluminio come componente primario per i loro dispositivi. Per creare dispositivi medici durevoli e riutilizzabili, un anodizzato medico deve essere in grado di resistere ad almeno 50-100 cicli di sterilizzazione con perossido di idrogeno vaporizzato o acido peracetico o l'uso di un detergente altamente alcalino senza perdita significativa di colore o integrità del rivestimento. Il rivestimento anodico che non riesce a mantenere questo livello minimo di resilienza non deve essere considerato un trattamento anodico valido o efficace per i dispositivi medici.

Un'altra caratteristica importante di un efficace trattamento anodico di grado medicale è che ha una finitura liscia e uniforme senza alcuna scolorimento locale. Allo stesso modo, non dovrebbe apparire opaco o risultare in una superficie granulosa (a meno che questo non sia l'effetto desiderato).

Una finitura liscia e uniforme consente ai progettisti di avere uno sfondo privo di imperfezioni per le marcature e consente ai professionisti del marketing di parlare della qualità di tutti gli aspetti del dispositivo medico. In particolare, una finitura superficiale uniforme indica anche che il rivestimento anodico è stato applicato uniformemente al substrato e che non vi sono punti deboli nel rivestimento che potrebbero portare ad una corrosione accelerata e al guasto del dispositivo.

Neel Patel è VP presso Florida Anodize System & Technologies (FAST), un fornitore ISO 13485 di rivestimenti anodici in alluminio. È leader della linea di prodotti del settore medico e chirurgico presso FAST, specializzato in trattamenti superficiali anodici progettati per resistere ai sistemi di sterilizzazione chirurgica e ai detergenti chirurgici.