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Compositions de particules lipidiques solides monodisperses.
La présente invention concerne des compositions de particules lipidiques
solides monodisperses comportant des principes actifs.
Les compositions de particules lipidiques solides sont particulièrement utiles
pour la préparation de systèmes de délivrance pour l'administration d'un ou
plusieurs
principes actifs à l'homme et à l'animal ou la préparation de vaccins.
L'administration
peut avoir lieu notamment par les voies d'administration telles que la voie
orale, voie
intraveineuse, voie sous-cutanée, voie intramusculaire, voie nasale, voie
pulmonaire,
voie oculaire et la voie topique.
Selon le mode d'administration choisi, l'administration, notamment de
principes actifs peu hydrosolubles et hydrosolubles, pose des problèmes
particuliers.
Ainsi, dans le cadre de la voie orale, il est important d'assurer une bonne
biodisponibilité, à savoir un pourcentage de principe actif absorbé, c'est à
dire
présent dans la circulation sanguine, suffisant et dont la variabilité chez un
même
individu, entre différentes prises, et d'un individu à l'autre est
satisfaisante.
Molécules peu hydrosolubles. Pour être absorbée par voie orale, un principe
actif doit d'abord être solubilisé ou dispersé dans les fluides digestifs et
traverser
ensuite l'épithélium intestinal.
On connaît des moyens de solubiliser ou de disperser des principes actifs en
milieu aqueux, tels que l'incorporation dans des systèmes auto-émulsifiants,
des
micelles ou des liposomes. Cependant, ces procédés ne donnent pas entièrement
satisfaction dans la mesure où les objets en suspension obtenus ne sont pas
suffisamment stables au stockage et dans les fluides digestifs.
Les suspensions de particules lipidiques solides permettent de solubiliser et
de
disperser les substances actives. En effet, dispersés à chaud sous forme de
gouttelettes, puis refroidis et solidifiés, ces matériaux peuvent encapsuler
des
principes actifs préalablement solubilisés ou dispersés dans le lipide fondu.
La
simplicité du procédé en a fait un concurrent sérieux des systèmes de
polymères
coprécipités en nanoparticules.
Récemment, des suspensions de nanoparticules lipidiques solides, aussi
appelées SLN (solid lipid nanoparticles) ont été mises au point. Ce type
de
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système présente l'avantage (i) de pouvoir être fabriqué sans solvant, (ii)
d'être
biodégradable, (iii) exempt de résidus de synthèse toxiques (les SLN peuvent
être
préparés à partir d'excipients agréés pour la pharmacie), (iv) stable vis-à-
vis de la
coalescence
Les SLN sont stabilisées par la présence d'agents de surface. Cependant, la
stabilité colloïdale en suspension lors du stockage et en cours de procédé de
préparation ne peut être assurée au-delà d'une certaine concentration en phase
dispersée, à savoir quelques pourcents en poids (2 à 5 %). Pour des
concentrations
plus élevées, il est difficile d'éviter l'agrégation des particules.
Ainsi, le document EP 0 605 497 décrit une suspension en phase aqueuse de
particules lipidiques comprenant une substance active. Cependant, les
particules
obtenues selon ce document ne sont pas monodisperses. Or l'homogénéité de la
répartition granulométrique des particules lipidiques solides dans le cadre de
l'administration par voie orale est un paramètre important dans la mesure où
la taille
des particules conditionne (i) la vitesse de libération du principe actif,
(ii) les
interactions avec la muqueuse gastro-intestinale (compte tenu de la surface
développée élevée des petites particules et des propriétés de bioadhésion qui
en
résultent), (iii) la dégradation par les enzymes digestives, les lipases, qui
est un
phénomène de surface, (iv) le passage des particules à travers l'épithélium
intestinal.
Les effets attendus de la microencapsulation sont (i) une amélioration de la
solubilisation et/ou de la dispersion du principe actif, (ii) une protection
contre la
dégradation par les enzymes digestives et/ou les enzymes du métabolisme
intestinal
tels que les CYP3A4 (en particulier pour les substances actives d'origine
naturelle),
(iii) la possibilité de co-délivrer un inhibiteur des P-glycoprotéines, (iv)
le cas échéant
une protection de la muqueuse gastro-intestinale lorsque les principes actifs
sont
irritants, (v) une augmentation du transport par voie lymphatique lorsque les
constituants des particules promeuvent la production de lipoprotéines.
Les documents US 5,785,976 et US 5,885,486 au nom de Westensen et al.
décrivent des suspensions de particules lipidiques solides.
Le document US 6,197,349 au nom de Westensen décrit un système
d'administration de substances actives peu solubles au moyen de particules
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surfondues appelées PSM (acronyme anglais pour particles of supercooled meit
)
et leurs suspensions. Ces particules contiennent hormis la substance active
seulement des additifs pour réduire leur température de fusion ainsi que des
stabilisants, notamment amphiphiles. Ils ne contiennent donc pas de lipides
proprement dits.
Le document US 6,207,178 au nom de Westensen décrit des suspensions de
particules lipidiques cristallisées de forme anisotrope.
Principalement, deux procédés sont mis en oeuvre pour fabriquer ces
émulsions cristallisables : l'homogénéisation haute pression ou le mélange
intensif,
éventuellement l'ultrasonication, à chaud, suivi d'un refroidissement. Dans
les deux
cas, les particules obtenues ont un diamètre largement inférieur au micron.
Molécules hydrosolubles. La faible biodisponibilité après administration par
voie orale des molécules hydrosolubles est liée à leur faible diffusion à
travers les
membranes biologiques de l'épithélium intestinal. Les effets attendus de la
microencapsulation sont (i) une augmentation du temps de résidence devant la
fenêtre d'absorption du tractus gastro-intestinal (liée aux propriétés
bioadhésives des
petites particules), (ii) une protection contre la dégradation par les enzymes
digestives et/ou les enzymes du métabolisme intestinal tels que les CYP3A4 (en
particulier pour les substances actives d'origine naturelle telles que les
peptides, les
protéines, les acides nucléiques), (iii) la possibilité de co-délivrer un
inhibiteur des P-
glycoprotéines, (iv) une augmentation de la concentration locale de la
molécule active
à proximité de la membrane des cellules intestinales favorisant la diffusion,
(v) le cas
échéant une protection de la muqueuse gastro-intestinale lorsque les principes
actifs
sont irritants, (vi) une augmentation du transport par voie lymphatique
lorsque les
constituants des particules promeuvent la production de lipoprotéines.
Une limitation du procédé de préparation des SLN pour les molécules
hydrophiles tient à leur faible capacité d'encapsulation liée à la faible
solubilité des
molécules hydrophiles dans les huiles. Pour augmenter le taux de charge
(pourcentage de principe actif dans les particules en masse), il est possible
d'encapsuler la molécule active en la solubilisant dans une phase aqueuse et
en
préparant initialement une émulsion double eau-dans-huile-dans-eau.
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L'article de Garcia-Fuentes et al., Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 27
(2002), 159-168, décrit la préparation de particules lipidiques par émulsion
double
pour l'administration orale de protéines. Cependant le protocole met en oeuvre
une
solution de tripalmitine (triglycéride) et de lécithine (phospholipides) dans
le chlorure
de méthylène. Il ne s'agit donc pas d'un procédé sans solvant.
Par ailleurs, l'émulsification par ultrasonication conduit à une calibration
des
particules dans une fourchette de taille restreinte à 0.15-0.5 pm. Enfin,
l'agent de
surface utilisé afin de leur conférer une meilleure stabilité dans les fluides
digestifs
est le PEG-stéarate.
Ces particules tendent cependant à présenter une aggrégation forte et rapide
au stockage au-delà d'une concentration de 5% en poids.
Dans le cadre de la voie nasale, les effets attendus de la microencapsulation
sont (i) une augmentation du temps de résidence devant la muqueuse nasale
(liée
aux propriétés bioadhésives des petites particules), (ii) une protection
contre la
dégradation par les enzymes, (iii) une augmentation de la concentration locale
de la
molécule active à proximité de la muqueuse nasale favorisant la diffusion.
L'homogénéité de la répartition granulométrique des particules lipidiques
solides
dans le cadre de l'administration par voie nasale est un paramètre important
dans la
mesure où la taille des particules conditionne (i) la vitesse de libération du
principe
actif, (ii) les interactions avec la muqueuse nasale (compte tenu de la
surface
développée élevée des petites particules et des propriétés de bioadhésion qui
en
résultent), (iii) la biodégradation, (iv) le passage des particules à travers
la muqueuse
nasale. Toutefois, la fourchette de taille donnant les meilleurs résultats en
termes de
biodisponibilité et d'efficacité peut être décalée par rapport aux autres
voies, en
particulier la voie orale.
Dans le cadre de la voie pulmonaire, la répartition granulométrique des
particules administrées est également importante. Pour atteindre les alvéoles
pulmonaires, les molécules actives doivent être encapsulées dans des
particules
solides ayant des propriétés aérodynamiques particulières. Dans l'état actuel
des
connaissances, on sait qu'une distribution de taille centrée sur 3-5 pm permet
une
délivrance optimisée. De nombreux procédés ont été proposés pour préparer des
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poudres dont les particules ont une distribution de taille resserrée autour de
3-5 pm
atomisation, précipitation dans un non solvant, technologies utilisant le
dioxyde de
carbone à l'état supercritique. Cette technologie présente une alternative
pour
produire de telles particules.
5 Dans le cadre de l'administration par voie sous-cutanée, des microparticules
lipidiques peuvent être préparées dans le but de proposer une alternative au
microsphères polymériques. Dans l'article de Reithemeier et al., Journal of
Controlled
Release 73 (2001) 339-350, un peptide est encapsulé dans des particules de
tripalmitine par un procédé de double émulsion. Cependant, ici encore, un
solvant
organique est utilisé. L'homogénéité de la répartition granulométrique des
particules
lipidiques solides dans le cadre de l'administration par voie sous-cutanée est
un
paramètre important dans la mesure où la taille des particules conditionne (i)
la
vitesse de libération du principe actif, (ii) la vitesse de dégradation des
particules et
leur temps de séjour sous la peau, (iii) leur interaction avec le système
immunitaire
(macrophages). Les contraintes sont pratiquement les mêmes pour la voie
intramusculaire.
Dans le cadre de la voie intraveineuse, la taille des particules doit être
inférieure au micron pour être compatible avec la circulation dans le flux
sanguin.
Enfin, dans le cadre de la préparation de vaccins, la répartition de taille
des
particules doit être adaptée à la destination souhaitée de l'antigène
(cellules
présentatrices d'antigènes) en fonction de la voie d'administration et de
l'accessibilité
aux cellules immunocompétentes.
L'invention a donc pour but de proposer un procédé de préparation de
particules lipidiques monodisperses comprenant au moins un principe actif ne
présentant pas les inconvénients de l'art antérieur et qui soient appropriées
notamment pour les voies d'administration indiquées ci-dessus.
Elle a également pour objet une composition utile pour la mise en oeuvre de ce
procédé.
Elle a enfin pour objet l'utilisation de ces compositions pour la préparation
de
systèmes de délivrance de principes actifs.
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Selon l'invention, il est donc proposé une composition comprenant une phase
lipidique monodisperse, présentant une polydispersité inférieure ou égale à
40%,
dispersée dans une phase aqueuse continue, dans laquelle la phase lipidique
comprend au moins un lipide cristallisable, dont le point de fusion est
supérieur à la
température ambiante, au moins un principe actif compris dans une particule du
lipide cristallisable lorsque celui-ci est solide et au moins un composé
stabilisant la
phase dispersée comportant deux chaînes d'acides gras et une chaîne
polyéthylène
glycol.
Par monodisperse , on entend une distribution granulométrique très étroite
des gouttelettes ou globules dans la composition. On considère que la
distribution est
très étroite lorsque la polydispersité est inférieure ou égale à 40%, et de
préférence
de l'ordre de 5 à 30%, par exemple entre 15 et 25%. La polydispersité est
alors
définie comme étant le rapport de l'écart-type de la courbe à la médiane
représentant
la variation du volume occupé par la matière dispersée en fonction du diamètre
des
gouttelettes ou globules au diamètre moyen des gouttelettes ou globules.
On entend par lipide solide ou lipide cristallisable , un lipide dont
le
point de fusion est supérieur à la température ambiante, et plus précisément
des
lipides ayant un point de fusion de 30 à 95 C et de préférence entre 35 et 75
C.
La composition selon l'invention est stable pendant le temps requis, et
notamment celui nécessaire pour la récupération des particules sèches, par
exemple
par lyophilisation, à partir de celle-ci. On entend par stable le fait que
les
particules restent individualisées, non agrégées. Avantageusement, cette
stabilité est
conservée même lorsque la concentration en phase dispersée est élevée,
notamment lorsqu'elle est supérieure à 5 % en poids.
La composition selon l'invention est avantageusement compatible avec la
présence d'une teneur élevée en phase dispersée. De ce fait, elle permet de
préparer
des systèmes d'administration présentant une concentration élevée en principe
actif.
De tels systèmes d'administration ont pour avantage de limiter le volume
ingéré, ce
qui favorise l'acceptance de la part des patients.
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La teneur en phase dispersée peut ainsi largement varier selon l'application
visée. La composition selon l'invention peut ainsi comprendre notamment de
0,01 à
30 % en poids de phase lipidique.
Par ailleurs, le principe actif peut se partager entre la phase lipidique et
la
phase aqueuse au cours du procédé. Une teneur élevée en phase dispersée permet
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de déplacer l'équilibre vers la phase lipidique et d'améliorer le rendement
d'encapsulation.
La phase lipidique dispersée de la composition peut être monophasique ou
comprendre en outre une deuxième phase aqueuse, dite interne, dispersée dans
celle-ci.
Dans le premier cas, on est, à la température de fusion du lipide
cristallisable,
en présence d'une émulsion simple huile/eau. Après refroidissement jusqu'à
solidification du lipide cristallisable, la phase lipidique dispersée se
transforme en
particules lipidiques solides.
Dans le deuxième cas, il s'agit à la température de fusion du lipide
cristallisable d'une émulsion double eau/huile/eau. Une fois refroidie, on
obtient à titre
de phase dispersée des particules lipidiques solides présentant des cavités
aqueuses
ou vides (i.e. contenant de l'air ou un gaz).
Dans les deux cas, il est possible d'isoler la phase dispersée afin d'obtenir
des
particules lipidiques monodisperses contenant le ou les principes actifs.
Le diamètre moyen de la phase dispersée dans la composition selon
l'invention est généralement compris entre 0,2 et 50 micromètres, de
préférence
entre 0,3 et 10 et tout particulièrement entre 1 et 6 micromètres.
La composition selon l'invention comprend à titre de stabilisant un composé
stabilisant portant deux chaînes d'acides gras et une chaîne polyéthylène
glycol.
A titre de stabilisant, l'utilisation d'esters d'acide gras du glycérol
partiellement
éthérifiés avec du polyéthylène glycol est particulièrement préférée. L'acide
gras
peut être notamment un acide mono ou dicarboxylique saturé ou non, linéaire ou
ramifié comportant 8 à 24 atomes de carbone. De préférence, il s'agit d'un
stéarate.
Avantageusement, le stabilisant est un ester de polyéthylène glycol comprenant
25 à
1000 motifs, et en particulier 32 à 200 motifs de polyéthylène glycol.
De préférence, la composition comprend de 0,001 % à 30%, de préférence de
1 % à 10% en poids de stabilisant.
La phase aqueuse de la composition selon l'invention peut comprendre, le cas
échéant, un épaississant. L'épaississement de la phase continue contribue à la
stabilisation de l'émulsion. De tels épaississants peuvent avantageusement
être des
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sels d'acide alginique tels que l'alginate de sodium. L'épaississant peut être
présent
dans la composition à raison de 0,001 à 10 %, de préférence de 0,1 % à 5% en
poids,
par rapport à l'ensemble de la phase aqueuse continue.
La phase continue aqueuse peut contenir en outre et comme par exemple le
tréhalose, des électrolytes, tampons ou encore des conservateurs.
La phase aqueuse continue de la composition peut comprendre en outre
d'autres agents tels que des agents assurant l'isotonicité du système, des
cryoprotecteurs, des tampons ou encore des conservateurs.
Parmi les agents cryoprotecteurs, on peut citer notamment les polyols et les
électrolytes. En particulier, conviennent par exemple la glycérine, le
mannose, le
glucose, le fructose, le xylose, le tréhalose, le mannitol, sorbitol, xylidine
ou autres
polyols tels que le polyéthylène glycol. A titre d'électrolyte, on peut citer
le chlorure
de sodium.
La phase lipidique dispersée de la composition selon l'invention comprend au
moins un lipide cristallisable.
Parmi les lipides cristallisables conviennent notamment des mono-, di- ou
triglycérides d'acides gras naturels ou synthétiques, les cires naturelles ou
synthétiques, les alcools de cires et leurs esters, les alcools gras et leurs
esters et
éthers, les acides gras et leurs esters, les glycérides d'acides gras et les
huiles
végétales, animales hydrogénées, seuls ou en mélange.
Plus particulièrement, on peut citer les mono-, di- ou triglycérides d'acides
gras saturés ou insaturés comportant 8 à 24 atomes de carbone, tels que le
glycéride trimyristate, le glycéride tripalmitate, le glycéride monostéarate,
le
cétylpalmitate et l'huile d'olive hydrogénée.
De tels lipides sont disponibles dans le commerce, notamment sous les
dénominations suivantes : Suppocire DM, Précirol ATO 5, Géléol , Gélucire
43/01, Gélucire 62/05, Gélucire 39/01, Gélucire 50/02 (Gattefossé), Dynasan
114, Dynasan 116, Imwitor 960K, lmwitor 491, Imwitor 900P, (Sasol),
Oliwax (QuimDis).
Le lipide solide de la phase dispersée a comme fonction de microencapsuler
un principe actif non hydrosoluble (celui-ci peut être dissout ou dispersé
dans le lipide
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solide) ou un principe actif hydrosoluble (celui-ci peut être solubilisé dans
la phase
aqueuse interne de l'émulsion double ou dispersé dans le lipide).
Par ailleurs, il peut être avantageux que la phase lipidique comprenne au
moins deux principes actifs.
Le ou les principes actifs peuvent être hydrosolubles ou peu hydrosoluble.
En effet, il est possible, dans le cas de compositions dont la phase dispersée
comporte une phase aqueuse interne de véhiculer, seul ou en association avec
les
principes actifs peu hydrosolubles, des principes actifs hydrophiles.
Selon un mode de réalisation spécifique de l'invention, la phase lipidique
comprend au moins un principe actif hydrosoluble et au moins un principe actif
peu
hydrosoluble.
Le principe actif peut être notamment un principe actif pharmaceutique,
vétérinaire, phytosanitaire, cosmétique ou agroalimentaire. Par ailleurs, il
peut être
un détergent, un nutriment, un antigène ou un vaccin. De préférence, il s'agit
d'un
principe actif pharmaceutique.
De préférence, le principe actif pharmaceutique est choisi parmi le groupe
constitué par les antibiotiques, hypolipidémiants, antihypertenseurs, agents
antiviraux, betabloqueurs, bronchodilatateurs, cytostatiques, agents
psychotropes,
hormones, vasodilatateurs, anti-allergique, antalgique, antipyrétique,
antispasmodique, anti-inflammatoire, .anti-angiogénique, antibactérien, anti-
ulcéreux,
antifongique, anti-parasitaire, antidiabétique, antiépileptique,
antiparkinsoninen,
antimigraineux, anti-Alzheimer, antiacnéique, antiglaucomateux,
antiasthmatique,
neuroleptique, antidépresseur, anxiolytique, hypnotique, normothymique,
sédatif,
psychostimulant, anti-ostéoporose, anti-arthritique, anticoagulant,
antipsoriasis,
hyperglycémiants, orexigène, anorexigène, antiasthénique, anti-constipation,
anti-
diarrhée, anti-traumatique, diurétique, myorelaxant, médicament de l'énurésie,
médicament des troubles de l'érection, vitamines, peptides, protéines,
anticancéreux,
acides nucléiques, ARN, oligonucléotides, ribozymes, ADN.
Par ailleurs, il peut se révéler avantageux d'associer le ou les principes
actifs
à un agent modulant l'absorption par voie orale ou un inhibiteur enzymatique,
par
exemple un inhibiteur de la P-glycoprotéine ou un inhibiteur de protéase.
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Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de préparation d'une
composition comprenant une phase lipidique monodisperse dispersée dans une
phase aqueuse continue, dans laquelle la phase lipidique comprend au moins un
lipide cristallisable dont le point de fusion est supérieur à la température
ambiante,
au moins un principe actif compris dans une particule du lipide cristallisable
lorsque
celui-ci est solide, et un composé stabilisant la phase dispersée comportant
deux
chaînes d'acides gras et une chaîne polyéthylène glycol, comprenant les étapes
consistant à:
i. introduire dans le lipide cristallisable le ou les principes actifs;
10 ii. disperser la phase lipidique obtenue dans la phase aqueuse en
présence d'un stabilisant pour former une émulsion;
iii. soumettre l'émulsion obtenue à un cisaillement pour former une
émulsion monodisperse présentant une polydispersité inférieure ou égale à 40%.
Selon un autre aspect encore, l'invention concerne un procédé de
préparation d'une composition comprenant une phase lipidique monodisperse
dispersée dans une phase aqueuse continue, dans laquelle la phase lipidique
comprend au moins un lipide cristallisable, dont le point de fusion est
supérieur à la
température ambiante, au moins un principe actif compris dans une particule du
lipide cristallisable lorsque celui-ci est solide, un composé stabilisant la
phase
dispersée comportant deux chaînes d'acides gras et une chaîne polyéthylène
glycol
et en outre une phase aqueuse dispersée comprenant les étapes consistant à:
- disperser une solution aqueuse comprenant le ou les principes actifs dans le
lipide à l'état fondu contenant le cas échéant un ou plusieurs principes
actifs en
présence d'un agent tensioactif lipophile;
i. soumettre l'émulsion obtenue à un cisaillement afin de la rendre
monodisperse;
ii. incorporer l'émulsion monodisperse dans une phase aqueuse en
présence d'un stabilisant pour former une émulsion double;
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iii. soumettre l'émulsion double obtenue à un cisaillement pour former
une émulsion double monodisperse présentant une polydispersité inférieure ou
égale à 40%.
Le cisaillement contrôlé permet de rendre les gouttelettes de phase dispersée
monodisperses ; il permet cependant aussi de contrôler la taille des
gouttelettes ou
globules.
De préférence, le cisaillement contrôlé est réalisé en mettant l'émulsion en
contact avec une surface solide en mouvement, le gradient de la vitesse
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caractérisant l'écoulement de l'émulsion étant constant dans une direction
perpendiculaire à la surface solide en mouvement. Un tel cisaillement peut
être
réalisé par exemple dans une cellule constituée de deux cylindres
concentriques en
rotation l'un par rapport à l'autre, telle qu'une cellule Couette . Dans ce
type de
cellule, le cisaillement est alors défini par le nombre de tours par minutes
et l'espace
entre les deux cylindres.
Pour les détails de ce procédé, il est renvoyé notamment aux demandes WO
97/38787, FR 2767064 et W001 85319.
L'émulsion obtenue peut être ensuite diluée à la concentration souhaitée.
L'un ou l'autre de ces procédés comprend en outre avantageusement une
étape de refroidissement pour solidifier la phase lipidique dispersée.
Ainsi, selon un autre aspect, l'invention vise des particules lipidiques
monodisperses comprenant un principe actif dissout ou dispersé dans un lipide
cristallisable, susceptibles d'être obtenues par séparation de la phase
aqueuse
continue de la composition selon l'invention.
La phase aqueuse peut être éliminée selon l'un des moyens connus en tant
que tels, comme par exemple la lyophilisation ou l'atomisation.
La composition selon l'invention donne alors accès à des particules lipidiques
monodisperses et dont la taille est contrôlable.
Ainsi, la composition selon l'invention est particulièrement utile pour la
préparation de systèmes de délivrance de principes actifs peu hydrosolubles
et/ou
hydrosolubles.
L'invention sera mieux comprise au regard des exemples suivants et des
figures, qui montrent :
Fig. 1 le temps caractéristique en fonction de la vitesse de cisaillement
pour la composition de l'exemple 5 ;
Fig. 2 : le temps caractéristique en fonction du logarithme de la vitesse
de cisaillement pour la composition de l'exemple 6 et 7 diluée à
15% en poids de phase dispersée ;
Fig.3 : le logarithme du temps caractéristique en fonction de la vitesse
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de cisaillement pour la composition de l'exemple 2 et 6, diluées à
15% en poids de phase dispersée ;
Fig.4 : l'évolution sur 30 jours de la distribution granulométrique de la
composition de l'exemple 6;
Fig. 5 l'évolution sur 30 jours de la distribution granulométrique de la
composition de l'exemple 7;
EXEMPLES
Il est entendu que les émulsions auxquelles il est fait référence dans ce qui
suit sont des compositions selon l'invention, le terme étant utilisé afin de
mieux
mettre en lumière les différentes phases présentes dans les compositions.
Les émulsions monodisperses ont été obtenues en préparant d'abord une
émulsion inverse laquelle a été soumise à un traitement adapté pour la rendre
monodisperse. L'émulsion inverse a été ensuite introduite dans une phase
aqueuse
externe pour former une émulsion double.
Les émulsions simples ont été obtenues par simple émulsification de la phase
grasse dans la phase aqueuse.
Exemple 1
Préparation d'une émulsion inverse
Dans un récipient maintenu à 65 C au bain-marie, on a mélangé 9,9
grammes de PEG-30 dipolyhydroxystéarate (30 motifs de polyéthylène glycol,
Arlacel P135 de chez UNIQUEMA) et 20,1 g de cire (Suppocire 0 DM de chez
Gattefossé, un mélange de glycérides d'acides gras saturés de C8 à C18 ayant
un
point de fusion de 42 à 46 C). Dans cette phase grasse a été dispersé 70 g
d'une
solution aqueuse de NaCI (0,6 g/I, 0,4M) préalablement chauffée à 65 C.
L'émulsion
obtenue, de type eau dans huile, présentait 70% en poids de phase dispersée.
L'émulsion obtenue a été ensuite introduite dans un dispositif "Couette"
chauffé à 65 C et soumis à un cisaillement défini par une vitesse de rotation
à 400
tours/min pour un débit d'injection de 7 mI/min correspondant à une vitesse
d'injection à 0,7.
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L'émulsion obtenue était calibrée avec une taille moyenne de la phase
dispersée de 400 nanomètres et a été conservée dans une étuve à 70 C.
Exemple 2
Emulsion double
40 g de l'émulsion inverse calibrée obtenue à l'exemple 1 ont été dilués dans
60 g de cire (Suppocire 0 DM, mélange de glycéride d'acide gras saturé de C8 à
C18)
préalablement chauffée à 60 C.
6 g de l'émulsion inverse calibrée diluée ainsi obtenue ont été ensuite
incorporés, toujours à 65 C, dans 4 g d'une phase aqueuse composée d'eau et de
8% d'un stabilisant (Gélucire 0 4414, de chez Gatteffossé, mélange défini de
mono-,
di-, tri-glycérides et de mono-, di- et triesters de polyéthylène glycol et
d'acides gras),
11,5% de glucose et 0,5% d'alginate de sodium HM120L, de chez ALDRICH) pour
former une émulsion double. Ce pré-mélange contenait 60% en poids de phase
dispersée.
Le pré-mélange a été soumis à un cisaillement dans un dispositif "Couette" de
150 tours/min pour une vitesse d'injection de 0,7 à une température de 65 C.
L'émulsion obtenue était calibrée avec un diamètre moyen de la phase dispersée
centré autour de 4pm.
Après émulsification, l'émulsion peut être diluée à chaud dans une solution
aqueuse contenant 11,5% de glucose à la teneur désirée en phase lipidique.
Après
dilution, l'émulsion était conservée à 5 C.
Exemple 3
Emulsion double
L'émulsion inverse obtenue à l'Exemple 1 a été incorporée après dilution
comme à l'exemple 2 dans une phase aqueuse contenant seulement 5% de
stabilisant (Gélucire 0 4414) et 0,2% d'alginate de sodium.
Le pré-mélange obtenu comme à l'exemple 2 a été ensuite cisaillé dans un
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dispositif "Couette" à 75 tours/min à une vitesse d'injection de 0,7.
L'émulsion double
obtenue était calibrée la taille moyenne de la phase dispersée étant de
6,86pm.
Exemple 4
Emulsion double
On a préparé une émulsion double comme à l'exemple 2 sauf que la phase
aqueuse contenait à titre de stabilisant 4% de PEG-150 distearate (Stepan
PEG6000 DS de chez STEPAN) et 11,5% de glucose.
Le pré-mélange a été cisaillé à 200 tours/min à une vitesse d'injection de 0,7
pour aboutir à une émulsion double dont la phase dispersée a un diamètre moyen
centré autour de 4 dam.
Exemple 5
Emulsion simple
5-1 On a incorporé 6g de cire chauffé dans un bain-marie à 60 C (Suppocire
DM, mélange de glycérides d'acides gras saturés de C8 à C18) dans 4 g de
solution aqueuse contenant 8% en poids de stabilisant (Gélucire 4414 ).
Le pré-mélange a été ensuite cisaillé dans un dispositif "Couette" à 600
tours/min à une vitesse d'injection de 0,7 pour aboutir à une émulsion simple
dont le
diamètre moyen est centré sur 1 pm.
5-2 On a incorporé 6g de cire (Suppocire DM, mélange de glycérides
d'acides gras saturés de C8 à C18) dans 4 g de solution aqueuse contenant 8%
en
poids de stabilisant (Gélucire 4414) et 0,5% d'Alginate de Sodium.
Le pré-mélange a été ensuite cisaillé dans un dispositif "Couette" à 150
tours/min à une vitesse d'injection de 0,7 pour aboutir à une émulsion simple
dont la
phase dispersée a un diamètre moyen centré sur 6pm.
Exemple 6
Emulsion simple
On a incorporé 36,5g de cire (Suppocire DM, mélange de glycérides
d'acides gras saturés de C8 à C18) dans 13,5 g de solution aqueuse contenant
14,5
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% en poids de stabilisant (Gélucire 4414 ), 4,3 % en poids de tréhalose et
0,85
en poids d'alginate de sodium comme à l'exemple précédent.
Le pré-mélange a été ensuite cisaillé dans un dispositif "Couette" à 200
tours/min à une vitesse d'injection de 0,7 à 58 C pour aboutir à une émulsion
simple
5 dont la phase dispersée a un diamètre moyen centré sur 4,8 pm.
Exemple 7
Emulsion simple
On a incorporé 36,5g de cire (Suppocire (D DM, mélange de glycérides
10 d'acides gras saturés de C8 à C18) dans 13,5 g de solution aqueuse
contenant 6,6 %
en poids de stabilisant (PEG-150 distéarate (Stepan PEG6000 DS de chez
STEPAN) et 4,3 % de tréhalose comme à l'exemple 5.
Le pré-mélange a été ensuite cisaillé dans un dispositif "Couette" à 200
tours/min à une vitesse d'injection de 0,7 à une température de 57 C pour
aboutir à
15 une émulsion simple dont la phase dispersée a un diamètre moyen centré sur
4,8
pm.
Stabilité des émulsions
Les émulsions préparées ont été caractérisées en termes de stabilité.
La stabilité des différentes formulations a été évaluée notamment au moyen
d'études rhéologiques. L'écoulement contrôlé des émulsions a été étudié dans
un
rhéomètre à géométrie cône/plan (RS2, ADEMTEC) ayant les caractéristiques
suivantes:
- Diamètre : 50mm,
- Angle du cône: 0,04 rad,
- Gap : 0,0453mm.
La température du rhéomètre est maintenue constante à 25 C.
Les émulsions ont été préparées la veille selon les exemples précédents,
diluées à la fraction en phase lipidique désirée, puis aliquotées dans des
piluliers de
5m1 afin que chaque échantillon subisse le même processus avant l'étude
rhéologique. Ces échantillons ont été stockés à 5 C.
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Avant chaque mesure, le pilulier était légèrement agité (2 ou 3 renversements)
puis l'émulsion était versée avec précaution sur le plan.
On constate une augmentation de la viscosité après un temps caractéristique
pour chacune des émulsions étudiées. Cette augmentation de la viscosité
s'accompagne de l'apparition de la texture crémeuse déjà remarquée après
agitation
manuelle. Le temps caractéristique retenu est celui correspondant à la
viscosité
maximale.
Au microscope, on observe également un changement de texture. La texture
des émulsions est caractérisée par la présence de globules de taille
sensiblement
égale. Lors de l'augmentation de la viscosité, les globules s'agrègent pour
former
des clusters irréguliers et anisotropes de phase dispersée. Ce phénomène est
irréversible. Il est supposé que ces clusters conditionnent le phénomène dit
de
"jamming" lors de l'écoulement.
Le temps caractéristique est dépend de la vitesse de cisaillement (Fig.1). En
effet, on observe que pour une vitesse de cisaillement croissante le temps
caractéristique diminue.
Le temps caractéristique suit une dépendance exponentielle du type dont le
point T est égal à To X (E-Y/Y') OU 1/yc est le temps caractéristique du
phénomène.
Ainsi, lorsqu'on porte le logarithme du temps caractéristique en fonction de
la vitesse
de cisaillement, on obtient une courbe dont l'intercepte à cisaillement nul
indique le
temps de vie du matériau au repos, soit en condition de stockage sans
cisaillement.
Cette courbe est montrée à la Figure 2 pour l'émulsion de l'exemple 5 et 6,
respectivement diluées à 15% en poids de phase dispersée. Ces émulsions
diffèrent
principalement par la nature du stabilisant mis en oeuvre.
On constate que le temps caractéristique est supérieur pour l'émulsion de
l'exemple 6. Cette observation permet de conclure que la stabilisation de la
phase
dispersée par un composé à chaîne PEG longue (150 motifs de PEG) assure une
meilleure stabilité de l'émulsion. Au contraire, l'émulsion stabilisée par un
composé à
chaîne PEG plus courte (32 motifs de PEG), présente un temps caractéristique
et
donc une stabilité inférieure.
Il s'avère en second lieu que le temps caractéristique d'une émulsion simple
est
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inférieur à celui d'une émulsion double comparable. La Figure 3 montre le
temps
caractéristique en fonction de la vitesse de cisaillement pour les émulsions
de
l'exemple 2 et 5, respectivement diluée à 15% de phase dispersée. Ces
émulsions
sont stabilisées avec le même composé. Les valeurs du temps caractéristique
indiquent qu'une émulsion double est plus stable qu'une émulsion simple
comparable. Ainsi, il semble la présence d'une phase aqueuse dispersée dans la
phase lipidique dispersée de l'émulsion, stabilise l'émulsion et de ce fait
allonge le
temps de vie du système.
Dans un essai complémentaire, la stabilité de la distribution granulométrique
des particules lipidiques dans la suspension a été observée.
L'analyse granulométrique a été réalisée au moyen d'un granulomètre laser
MasterSizer S de chez MALVERN avec une cellule de 150 ml en supposant l'indice
de réfraction de la phase dispersée correspondant à celle utilisée dans la
présentation 3OJD.
Les figures 4 et 5 montrent ainsi les distributions granulométriques des
émulsions de l'exemple 5 et 6 respectivement, dont le diamètre moyen des
globules
était centrée autour de 4 pm, mesurées à différents intervalles de temps.
Entre les
mesures, les émulsions, diluées à 5% de phase dispersée, étaient conservées à
5 C.
On constate que l'émulsion préparée avec un stabilisant présentant 150 motifs
de PEG présente une stabilité encore supérieure à celle obtenue avec un
stabilisant
comportant 32 motifs de PEG.
Exemple 8
Elimination de la phase aqueuse de l'émulsion par lyophilisation :
Après émulsification, l'émulsion calibrée obtenue à l'exemple 2 à 7 diluée à
chaud (typiquement 65 C) dans une solution aqueuse contenant 11,5% en poids de
tréhalose et 0,25% en poids de hyaluronate de sodium, à hauteur de 5% en poids
de
phase lipidique.
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L'émulsion est ensuite congelée et placée dans un lyophilisateur
(Lyophilisateur
Lyovac GT2 STERIS et cryostat Phoenix C75P THERMO HAAKE).
On obtient des particules lipidiques calibrées.
Les particules obtenues ne présentent pas d'agrégation lorsque observées en
microscopie optique (redispersées dans une solution aqueuse contenant un
tensioactif).
