Génération de particules, cristallisation, encapsulation
Imprégnation (matrices et implants polymériques, silices, …)
suite...
Procédés et fluides supercritiques
Les fluides supercritiques (FSC) ou sous critiques ont des propriétés spécifiques qui sont exploitées dans un certain nombre d'applications aussi bien à l'échelle du laboratoire qu'à l'échelle industrielle.
Leur utilisation représente une alternative à l'utilisation des solvants organiques présentant des problèmes de pollution, de toxicité et/ou de sécurité. L'équipe «Procédés et Fluides Supercritiques» met au point et développe des procédés utilisant principalement le dioxyde de carbone supercritique.
Les principaux thèmes de recherche abordés par l'Equipe «Procédés et Fluides Supercritiques» sont :
- Procédés de séparation et de mise en forme utilisant les FSC - Extraction supercritique - Fractionnement supercritique - Génération de particules, cristallisation, encapsulation - Imprégnation (matrices et implants polymériques, silices, …)
- Hydrodynamique et phénomènes de dispersion dans les milieux Haute Pression
- Equilibres de phases dans les milieux Haute Pression
- Autoclaves d'extraction, de cristallisation et d'imprégnation - de quelques mL à plusieurs litres.
- Montage expérimental de cristallisation ou d'encapsulation en milieu supercritique.
- Pilote de fractionnement supercritique
- Autoclave à fenêtre
- Cellules Haute Pression de mesures d'équilibres de phases résistant jusqu'à 700 bar.
Dernières publications de l'équipe
2019
I. García-Casas, Christelle Crampon, A. Montes, C. Pereyra, E.J. Martínez de La Ossa, et al.. Supercritical CO2 impregnation of silica microparticles with quercetin. The Journal of Supercritical Fluids, 2019, 143, pp.157-161. 〈hal-01946903〉 Plus de détails...
Supercritical carbon dioxide has been used to develop two methods for the impregnation of porous silica beads with a natural antioxidant, quercetin. These methods involved batch and semi-continuous supercritical impregnations. The first experiments performed in batch mode helped to understand the influence of pressure, temperature, duration, and the presence of a co-solvent on the impregnation efficiency. A co-solvent was added due to the low solubility of quercetin in supercritical CO2 under the operating conditions studied. In the range of temperatures and pressures studied, the best operating conditions, i.e., those that led to the highest quantity of quercetin impregnated (300 mu g of quercetin per g of silica), were 10 MPa and 323 K with ethanol as co-solvent for 2 h. These operating conditions, highlighted through the batch mode experiments, were subsequently applied to the semi-continuous process. This approach provided an impregnation ratio of 240 mu g of quercetin per g of silica.
I. García-Casas, Christelle Crampon, A. Montes, C. Pereyra, E.J. Martínez de La Ossa, et al.. Supercritical CO2 impregnation of silica microparticles with quercetin. The Journal of Supercritical Fluids, 2019, 143, pp.157-161. 〈hal-01946903〉
Elisabeth Badens, Yasmine Masmoudi, Adil Mouahid, Christelle Crampon. Current situation and perspectives in drug formulation by using supercritical fluid technology. The Journal of Supercritical Fluids, 2018, 134, pp.274 - 283. 〈10.1016/j.supflu.2017.12.038〉. 〈hal-01815987〉 Plus de détails...
Supercritical fluid (SCF) technology has been applied to drug product development over the last thirty years and drug particle generation using SCFs appears to be an efficient way to carry out drug formulation which will form end-products meeting targeted specifications. This article presents an overview of drug particle design using SCFs from a rather different perspective than usual, more focused on chemical and process engineering aspects. The main types of existing processes are described in a concise way and a focus is put on how to choose the right operating conditions considering both thermodynamic and hydrodynamic aspects. It is shown that the operating conditions and parameters can be easily optimized so as to facilitate the further process scale-up. Furthermore, the new trends in particle generation using SCFs are introduced, related either to new types of drug medicines that are treated or new ways of process implementation methods.
Elisabeth Badens, Yasmine Masmoudi, Adil Mouahid, Christelle Crampon. Current situation and perspectives in drug formulation by using supercritical fluid technology. The Journal of Supercritical Fluids, 2018, 134, pp.274 - 283. 〈10.1016/j.supflu.2017.12.038〉. 〈hal-01815987〉
Abir Bouledjouidja, Yasmine Masmoudi, M. Sergent, Elisabeth Badens. Effect of operational conditions on the supercritical carbon dioxide impregnation of anti-inflammatory and antibiotic drugs in rigid commercial intraocular lenses. Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 2017, 130, pp.63 - 75. 〈http://dx.doi.org/10.1016/j.supflu.2017.07.015〉. 〈10.1016/j.supflu.2017.07.015〉. 〈hal-01578745〉 Plus de détails...
Drug/lense combinations have proven significant in the field of ocular therapeutics. The development of innovative systems and elaboration processes is an upcoming issue for ocular drug delivery. One challenging issue is the elaboration of drug loaded intraocular lenses (IOLs) to combine cataract surgery and post-operative treatments in a single procedure. In this work, we are studying the elaboration of such systems while using a green process using supercritical fluids for impregnating ophthalmic drugs on commercial IOLs. More particularly, rigid commercial intraocular lenses made from Poly (Methyl MethAcrylate) (PMMA), used in cataract surgery, are loaded with dexamethasone 21- phosphate disodium salt (DXP, an anti-inflammatory drug) and ciprofloxacin (CIP, an antibiotic) in order to prevent short- and mid-term postoperative complications. Supercritical impregnations were carried out in a batch mode and impregnation yields were determined through drug release kinetic studies in a solution simulating the aqueous humor. Before performing an experimental design, preliminary impregnation assays were conducted in order to delimit the operating domain. Transparent IOLs presenting an effective impregnation were obtained. The highest impregnation yields for DXP and CIP in PMMA IOLs were 18.3 and 2.8 μgdrug/mgIOL respectively. Despite the low solubility of each drug in the fluid phase, homogeneous and in-depth impregnations were successfully obtained with a prolonged drug delivery (about 40 days) for most impregnation experiments.
Abir Bouledjouidja, Yasmine Masmoudi, M. Sergent, Elisabeth Badens. Effect of operational conditions on the supercritical carbon dioxide impregnation of anti-inflammatory and antibiotic drugs in rigid commercial intraocular lenses. Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 2017, 130, pp.63 - 75. 〈http://dx.doi.org/10.1016/j.supflu.2017.07.015〉. 〈10.1016/j.supflu.2017.07.015〉. 〈hal-01578745〉
Adil Mouahid, Cyril Dufour, Elisabeth Badens. Supercritical CO 2 extraction from endemic Corsican plants; comparison of oil composition and extraction yield with hydrodistillation method. Journal of CO2 Utilization, Elsevier, 2017, 20, pp.263 - 273. 〈10.1016/j.jcou.2017.06.003〉. 〈hal-01596432〉 Plus de détails...
Generally speaking, essential oils (EOs) and components of interest are extracted from plants using hydrodistillation (HD), steam distillation or organic solvent methods The Supercritical CO2 (SC-CO2) extraction technique is a good alternative to the three previously mentioned methods as it is able to be applied at temperatures close to ambient and shows no toxicity to humans or the environment. The aim of this study is to investigate the ability of supercritical CO2 extraction to extract bioactive components from four Corsican endemic plants: Rosmarinus officinalis, Juniperus communis ssp nana, Helichrysum italicum and Pistacia lentiscus. After the extracts were analyzed by gas chromatography, it would appear that SC-CO2 is the most adapted process for the extraction of such components of interest as verbenone, germacrene D, bornyl acetate, ferruginol, transcaryophyllene, elemol,gamma-cadinene, geraniol or beta-eudesmol in higher quantity. The SC-CO2 extraction curves were obtained using two models published by Sovova. These models give access to complementary information and help to estimate the values of some important data such as the possible maximal extraction yield for Helichrysum italicum and the end of the extraction period.
Adil Mouahid, Cyril Dufour, Elisabeth Badens. Supercritical CO 2 extraction from endemic Corsican plants; comparison of oil composition and extraction yield with hydrodistillation method. Journal of CO2 Utilization, Elsevier, 2017, 20, pp.263 - 273. 〈10.1016/j.jcou.2017.06.003〉. 〈hal-01596432〉
Frederique Bertaud, Christelle Crampon, Elisabeth Badens. Volatile terpene extraction of spruce, fir and maritime pine wood: supercritical CO2 extraction compared to classical solvent extractions and steam distillation
. Holzforschung, De Gruyter, 2017, 71 (7-8), pp.667-763. 〈10.1515/hf-2016-0197〉. 〈hal-01596420〉 Plus de détails...
Frederique Bertaud, Christelle Crampon, Elisabeth Badens. Volatile terpene extraction of spruce, fir and maritime pine wood: supercritical CO2 extraction compared to classical solvent extractions and steam distillation
. Holzforschung, De Gruyter, 2017, 71 (7-8), pp.667-763. 〈10.1515/hf-2016-0197〉. 〈hal-01596420〉
26 novembre 2018
- Etude des mécanismes de cristallisation en milieu supercritique : Application à des principes actifs pharmaceutiques / Soutenance de thèse Sébastien CLERCQ
Doctorant : Sébastien CLERCQ
Date de la soutenance : Lundi 26 Novembre 2018 à 10h / Grand Amphithéâtre du CEREGE, site de l'Arbois
Résumé de la thèse:
Ce manuscrit présente une étude du procédé Supercritique Anti-Solvant (SAS) en combinant un travail expérimental et une étude de modélisation moléculaire. En comparaison aux méthodes traditionnelles de cristallisation en solution, le procédé SAS permet une baisse significative des quantités de solvants utilisées, un meilleur contrôle des caractéristiques des poudres générées ainsi qu’une plus grande sélectivité polymorphique. De nombreuses études expérimentales ou de modélisation numérique ont permis une meilleure compréhension de ce procédé, mais certains aspects, liés aux mécanismes de cristallisation sous pression, demeurent moins discutés. Par une investigation de ces mécanismes, l’objectif de ce travail a été de développer et de valider des méthodes permettant un meilleur contrôle du faciès des poudres générées et de la forme du polymorphe. De ces caractéristiques dépendent certaines propriétés des cristaux, telles que leur cinétique de dissolution ou encore leur stabilité physique et chimique, particulièrement importante pour le domaine pharmaceutique.
Le travail expérimental a conduit à la recristallisation du sulfathiazole, un soluté polymorphe modèle permettant une étude cristallographique complète grâce à sa faculté de cristalliser sous cinq formes différentes. Il a été micronisé avec succès à partir de différents solvants organiques et pour différentes conditions opératoires. Deux formes ont majoritairement été obtenues. En utilisant l’acétone comme solvant, la forme I (la moins stable) est formée lorsque le débit de solution organique et la sursaturation globale sont élevés. La forme IV (plus stable que la forme I) est formée lorsque les conditions de mélange sont peu intenses, à savoir pour de faibles débits des deux phases et quelles que soient les conditions de sursaturation.
L’étude de modélisation moléculaire a eu pour objectif de prédire le faciès des cristaux en fonction de l’environnement de croissance. Dans un premier temps, les cristaux de sulfathiazole ont été modélisés in vacuo. Ensuite, la nature du milieu de cristallisation a été prise en compte grâce à des simulations d’adsorption des solvants sur les différentes faces du cristal. Il a ainsi été prédit une faible adsorption de l’acétonitrile et du CO2, n’engendrant aucune modification des caractéristiques des cristaux de sulfathiazole, une adsorption significative de l’acétone et du tétrahydrofurane sur certaines faces identifiées, modifiant le faciès des cristaux, et enfin, une adsorption très importante de l’acide acétique sur l’ensemble des faces. Ces résultats ont été validés par l’observation des cristaux obtenus expérimentalement. La cohérence entre les résultats de modélisation et les résultats expérimentaux montre la pertinence de cette approche novatrice pour les milieux supercritiques.
Jury:
Elisabeth BADENSProf. Aix Marseille Université, M2P2 Directrice
Brice CALVIGNAC MC Université d’Anger, MINT Rapporteur
Philip LLEWELLYNProf.Aix Marseille Université, MADIRELExaminateur
Adil MOUAHID MC Aix Marseille Université, M2P2 Directeur
Gérard PEPE DRMembre invité Encadrant
4 avril 2018
- Développement de procèdes propres utilisant le co2 supercritique/ Soutenance HDR Christelle CRAMPON
Dr. Christelle CRAMPON
Date de la soutenance : Mercredi 4 avril 2018 à 10:00 Grand amphithéâtre du CEREGE
Résumé des travaux:
Lors de cette présentation, je vais faire une rétrospective de mes activités de recherche depuis le début de ma carrière d’enseignant-chercheur, effectuée en grande partie au sein de l’équipe « Procédés et Fluides Supercritiques » du laboratoire Mécanique, Modélisation et Procédés Propres. Mes activités concernent essentiellement le développement de procédés utilisant le CO2 supercritique. L’utilisation de ce solvant garantit la mise en place de procédés propres et compacts. Le CO2 supercritique est en effet reconnu par “the U.S. Food and Drug Administration” (US FDA) comme étant un solvant GRAS (Generally Recognized As Safe) dont l’utilisation est en adéquation avec des applications alimentaires ou liées à la santé. Il est d’ailleurs approuvé pour la production de produits agroalimentaires sans déclaration. Ce solvant est également plutôt sélectif ; cette sélectivité est modulée en faisant varier la pression et la température. La récupération du produit ciblé ou sa séparation avec le fluide supercritique se fait par simple dépressurisation puisque le CO2 est gazeux et perd son pouvoir solvant dans les conditions ambiantes de pression et de température. Les coordonnées critiques du CO2 sont facilement accessibles (Tc = 304,21 K ; Pc = 7,38 MPa) et notamment la température critique qui permet d’utiliser le CO2 supercritique pour travailler avec des composés thermosensibles.
Parmi les procédés étudiés, je vais aborder l’extraction de composés d’intérêt par CO2 supercritique à partir de matière solide (plantes, microalgues…), le fractionnement supercritique et enfin l’élaboration de systèmes à libération contrôlée en milieu supercritique. Ces activités de recherche ont trouvé des applications larges allant de l’énergie avec la production de biocarburants, la santé avec l’élaboration de liposomes et de systèmes à libération contrôlée, la parfumerie avec le fractionnement de mélanges liquides complexes issus de plantes… Pour chacun des procédés présentés, je vais rappeler les résultats essentiels et proposer des perspectives de recherches.
Mots clefs : CO2 supercritique, procédés propres, extraction, fractionnement, génération de particules
-antibes_162_85_600_MAX_48969.png)
_5_85_600_MAX_36822.png)