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
Joana Silva, Salah Akkache, Ana Araújo, Yasmine Masmoudi, Rui Reis, et al.. Development of innovative medical devices by dispersing fatty acid eutectic blend on gauzes using supercritical particle generation processes. Materials Science and Engineering: C, Elsevier, 2019, 99, pp.599-610. ⟨hal-02016548⟩ Plus de détails...
Joana Silva, Salah Akkache, Ana Araújo, Yasmine Masmoudi, Rui Reis, et al.. Development of innovative medical devices by dispersing fatty acid eutectic blend on gauzes using supercritical particle generation processes. Materials Science and Engineering: C, Elsevier, 2019, 99, pp.599-610. ⟨hal-02016548⟩
Cristian Barca, Mathieu Martino, Pierre Hennebert, Nicolas Roche. Kinetics and capacity of phosphorus extraction from solid residues obtained from wet air oxidation of sewage sludge. Waste Management, Elsevier, 2019, 89, pp.275-283. ⟨10.1016/j.wasman.2019.04.024⟩. ⟨hal-02118222⟩ Plus de détails...
Cristian Barca, Mathieu Martino, Pierre Hennebert, Nicolas Roche. Kinetics and capacity of phosphorus extraction from solid residues obtained from wet air oxidation of sewage sludge. Waste Management, Elsevier, 2019, 89, pp.275-283. ⟨10.1016/j.wasman.2019.04.024⟩. ⟨hal-02118222⟩
Alessia Di Capua, Renata Adami, Emanuela Cosenza, Vincent Jalaber, Christelle Crampon, et al.. β-Carotene/PVP microspheres produced by Supercritical Assisted Atomization. Powder Technology, Elsevier, 2019, 346, pp.228-236. ⟨10.1016/j.powtec.2019.01.069⟩. ⟨hal-02176986⟩ Plus de détails...
Beta-carotene (BC) is one of the best known and used bioactive compounds with antioxidant activity. In this work coprecipitation of BC with polyvinylpyrrolidone (PVP) by Supercritical Assisted Atomization (SAA) has been studied. to enhance BC bioavailability and to provide its protection against oxidation. Two solvents have been used: ethanol and a mixture acetone/ethanol 70/30 (v/v). In both cases SAA produced spherical and amorphous microspheres with d(50) ranging between 0.42 and 0.84 mu m using ethanol, and 0.28 and 0.48 mu m using the solvent mixture. UV-vis analyses revealed a BC content up to 94% and high scavenging activities confirm that PVP is able to protect it from degradation. BC dissolution rate in a phosphate buffered saline solution (PBS) was up to 22 times faster than that of physical mixture. The major difference between coprecipitates was in their dissolution rate: it depended also on the kind solvent used, indicating a possible different internal particles organization during droplet drying.
Alessia Di Capua, Renata Adami, Emanuela Cosenza, Vincent Jalaber, Christelle Crampon, et al.. β-Carotene/PVP microspheres produced by Supercritical Assisted Atomization. Powder Technology, Elsevier, 2019, 346, pp.228-236. ⟨10.1016/j.powtec.2019.01.069⟩. ⟨hal-02176986⟩
Kanjana Ongkasin, Martial Sauceau, Yasmine Masmoudi, Jacques Fages, Elisabeth Badens. Solubility of cefuroxime axetil in supercritical CO2: measurement and modeling. Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 2019, 152, pp.art.104498. ⟨10.1016/j.supflu.2019.03.010⟩. ⟨hal-02125332⟩ Plus de détails...
In this study, an analytical dynamic method was optimized for small amounts of drugs and used to measure the solubility of cefuroxime axetil in supercritical CO2. After validating the experimental procedure with nimesulide, an active ingredient already studied in the literature, the solubility of cefuroxime axetil in supercritical CO2 was measured at temperatures varying from 308 to 328 K and pressures ranging between 8 and 25 MPa. Experimental values varied between 2.2 × 10-7 and 11.24 × 10-6 (in mole fraction) and a retrograde solubility behavior was observed. The solubility was correlated with semi-empirical density-based models: Kumar and Johnston, Mendez-Santiago and Teja, and Chrastil models. All three models successfully correlated the solubilities of cefuroxime axetil with an average deviation lower than 15 %.
Kanjana Ongkasin, Martial Sauceau, Yasmine Masmoudi, Jacques Fages, Elisabeth Badens. Solubility of cefuroxime axetil in supercritical CO2: measurement and modeling. Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 2019, 152, pp.art.104498. ⟨10.1016/j.supflu.2019.03.010⟩. ⟨hal-02125332⟩
Elisabeth Badens, Stéphane Sarrade, Jacques Fages, Gerd Brunner, Erdogan Kiran. In memoriam Prof. Dr. Michel Perrut (March 29, 1947–July 7, 2018). Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 2019, 145, pp.A1-A2. ⟨10.1016/j.supflu.2018.12.015⟩. ⟨hal-01980378⟩ Plus de détails...
Elisabeth Badens, Stéphane Sarrade, Jacques Fages, Gerd Brunner, Erdogan Kiran. In memoriam Prof. Dr. Michel Perrut (March 29, 1947–July 7, 2018). Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 2019, 145, pp.A1-A2. ⟨10.1016/j.supflu.2018.12.015⟩. ⟨hal-01980378⟩
Mercredi 11 Décembre 2019
- Elaboration de dispositifs médicaux ophtalmiques à libération contrôlée de médicaments par imprégnation supercritique / Soutenance de thèse de Kanjana ONGKASIN
Doctorant : Kanjana ONGKASIN
Date de la soutenance : Mercredi 11 Décembre 2019 à 14h30, amphithéâtre du Cerege - Technopôle de l'Arbois-Méditerranée
Résumé de la thèse :
Les technologies utilisant le CO2 supercritique sont considérées comme
des alternatives écologiques et éco-responsables pour la formulation de
médicaments et le traitement de dispositifs médicaux. Ce travail de
thèse a pour objectif de développer des dispositifs médicaux
ophthalmiques innovants pour prévenir deux complications postopératoires
de la chirurgie de la cataracte, l'endophtalmie et l'opacification de
la capsule postérieure. Parmi d'autres procédés, l'imprégnation
supercritique a été sélectionnée pour incorporer des principes actifs
ophtalmiques dans des implants intraoculaires disponibles dans le
commerce et largement utilisés dans la chirurgie de la cataracte. Une
action ciblée des médicaments avec une libération prolongée directement
dans les zones potentiellement affectées peut être atteinte sans
nécessiter d'interventions médicales supplémentaires.
L'imprégnation supercritique d'implants intraoculaires acryliques
hydrophobes et souples a été étudiée en faisant varier les conditions
opératoires de pression (8 à 25 MPa), de température (308 à 328 K) et de
durée (30 à 240 min). L'influence de l'utilisation de l'éthanol comme
co-solvant a également été évaluée. La cinétique de relargage du
médicament in-vitro a été suivie pour déterminer les taux
d'imprégnation. Afin de rationaliser l'influence des phénomènes
concomitants gouvernant l'imprégnation, les comportements
thermodynamiques des systèmes impliqués, polymère / CO2 et médicament /
CO2, ont été étudiés. L'évolution de la sorption de CO2 dans les
implants intraoculaires et leur gonflement correspondant ont été suivis
en ligne par micro-spectroscopie IRTF, permettant ainsi également de
déterminer le temps nécessaire pour atteindre l'équilibre
thermodynamique de sorption. La solubilité des principes actifs dans le
CO2 supercritique a été mesurée à l'aide d'une méthode analytique
dynamique ou calculée en utilisant des modèles semi-empiriques prenant
en compte la masse volumique de la phase fluide, modèles validés dans la
littérature dans les plages expérimentales de pression et de
température étudiées dans le procédé d'imprégnation. Les coefficients de
partage des principes actifs entre la phase fluide et les implants
intraoculaires ont également été évalués. Des taux d'imprégnation
jusqu'à 1,07 µg.mg-1IOL et 0,74 µg.mg-1IOL ont été obtenus dans les
implants imprégnés respectivement avec la gatifloxacine et le
méthotrexate avec un relargage sur plusieurs semaines. L'implantation
ex-vivo d'implants imprégnés de méthotrexate dans des sacs capsulaires
de donneurs humains ont montré une réduction de fibrose par inhibition
de la transformation épithélio-mésenchymateuse, soulignant le potentiel
clinique des implants intraoculaires à libération continue innovants
développés.
Mots clés : Imprégnation supercritique, Systèmes à libération contrôlée de médicaments, Dispositifs médicaux ophtalmiques, Implants intraoculaires imprégnés, Endophtalmie, Opacification de la capsule postérieure
Jury
Directeur de these
Mme Elisabeth BADENS
Aix-Marseille Université
Directeur de these
Mme Yasmine MASMOUDI
Aix-Marseille Université
Rapporteur
Mme Feral TEMELLI
Université de lAlberta
Rapporteur
M. Casimiro MANTELL
Université de Cádiz
Examinateur
M. Martial SAUCEAU
Ecole des mines dAlbi
Examinateur
M. Thierry TASSAING
Université de Bordeaux
Membres invités : Dr. Michel JULIEN (Green Chem Scientific) et Dr. Arnaud RIGACCI (Mines-Paris Tech)
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
