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
2017
A. Bouledjouidja, Y. Masmoudi, M. Sergent, E. Badens. Effect of operational conditions on the supercritical carbon dioxide impregnation of anti-inflammatory and antibiotic drugs in rigid commercial intraocular lenses. The Journal of Supercritical Fluids, 2017, 130, pp.63 - 75. . 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.
A. Bouledjouidja, Y. Masmoudi, M. Sergent, E. Badens. Effect of operational conditions on the supercritical carbon dioxide impregnation of anti-inflammatory and antibiotic drugs in rigid commercial intraocular lenses. The Journal of Supercritical Fluids, 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>
Carlos Ariel Pieck, Christelle Crampon, Elisabeth Charton. A new model for the fractionation of fish oil FAEEs. Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 2017, 120 (2, SI), pp.258-265. Plus de détails...
In this work, the supercritical fractionation of fatty acid ethyl estersă derived from fish oil was carried out with carbon dioxide at 333 K andă 14.5 MPa. The feed mixture is very complex, with over 80 differentă compounds detected by GC. Among them, the EicosaPentaenoic Acid (EPA)ă and DodecaHexaenoic Acid (DHA) ethyl esters are of major industrială interest since the consumption of these omega-3 acids has been linked toă a reduced risk of cardiovascular diseases. The influence of the processă parameters on the separation efficiency is an important point for ană economic analysis of the overall purification process. First, theă partition of the feed mixture was determined for differentă solvent-to-feed ratios varying between 21.8 and 143; the extract yieldă (i.e. the mass fraction of feed recovered as extract) has beenă calculated for each condition. Then, a new simplified equilibrium-stageă model was developed and applied to the mixture. Supposing a constantă distribution ratio, this model is able to correlate the influence of theă solvent-to-feed ratio (through a calculated extract yield) on theă concentration of the major 24 compounds present either in the feed or ină the extract and raffinate, including components with low, medium andă high distribution ratios. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.
Carlos Ariel Pieck, Christelle Crampon, Elisabeth Charton. A new model for the fractionation of fish oil FAEEs. Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 2017, 120 (2, SI), pp.258-265. <10.1016/j.supflu.2016.05.024>. <hal-01464693>
Carlos Pieck, Christelle Crampon, Frédéric Charton, Elisabeth Badens. A new model for the supercritical fractionation of fish oil FAEE. The Journal of Supercritical Fluids, 2017. Plus de détails...
In this work, the supercritical fractionation of fatty acid ethyl esters derived from fish oil was carried out with carbon dioxide at 333 K and 14.5 MPa. The feed mixture is very complex, with over 80 different compounds detected by GC. Among them, the EicosaPentaenoic Acid (EPA) and DodecaHexaenoic Acid (DHA) ethyl esters are of major industrial interest since the consumption of these ω-3 acids has been linked to a reduced risk of cardiovascular diseases. The influence of the process parameters on the separation efficiency is an important point for an economic analysis of the overall purification process. First, the partition of the feed mixture was determined for different solvent-to-feed ratios varying between 21.8 and 143; the extract yield (i.e. the mass fraction of feed recovered as extract) has been calculated for each condition. Then, a new simplified equilibrium-stage model was developed and applied to the mixture. Supposing a constant distribution ratio, this model is able to correlate the influence of the solvent-to-feed ratio (through a calculated extract yield) on the concentration of the major 24 compounds present either in the feed or in the extract and raffinate, including components with low, medium and high distribution ratios.
Carlos Pieck, Christelle Crampon, Frédéric Charton, Elisabeth Badens. A new model for the supercritical fractionation of fish oil FAEE. The Journal of Supercritical Fluids, 2017. <hal-01467250>
Rania Djerafi, Andri Swanepoel, Christelle Crampon, Lonji Kalombo, Philip Labuschagne, et al.. Supercritical antisolvent co-precipitation of rifampicin and ethyl cellulose. European Journal of Pharmaceutical Sciences, Elsevier, 2017, 102, pp.161 - 171. . Plus de détails...
This article deals with the extraction of neutral lipids andă antioxidants from enriched Spirulina platensis microalgae usingă supercritical carbon dioxide (CO2), and more particularly with theă influence of experimental conditions on extraction yields and kineticsă at laboratory and pilot scales. Preliminary studies were carried out ată laboratory scale before the establishment of an experimental design:ă extraction curves were plotted for different autoclave fill rates, andă under different conditions of pressure and temperature. Using a Responseă Surface Methodology, the significant influence of pressure on extractionă efficiency was highlighted. Surface responses showed that, in theă studied experimental field, mass loss increased when pressure,ă temperature, and CO2/microalgae mass ratio increased. Extract analysesă showed that oil extracts contained chlorophylls a and b, as well asă beta-carotene. Finally, larger-scale experiments were carried out withă batches of 1 and 50 kg (scale-factors of 100 and 5000, respectively) andă the results were consistent with those obtained at laboratory scale. (C)ă 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.
5 juillet 2017
- Mise en forme et enrobage d’ingrédients pharmaceutiques par procédés supercritiques / Soutenance de thèse Rania DJERAFI
Doctorante: Rania DJRAFI
Date de soutenance: le 5 juillet à 14h30 - Grand Amphi du CEREGE / Arbois
Résumé des travaux :
Ce travail de thèse a été dédié à l'élaboration de formulations de médicaments par procédé Supercritique Anti-Solvant (SAS). L'étude a été divisée en deux sections : la production de co-précipités de médicament / polymère en utilisant le procédé SAS et l’enrobage de particules de taille micrométrique en utilisant un lit fluidisé couplé au procédé SAS. L'éthyl cellulose a été choisi comme polymère biocompatible pour la préparation des deux systèmes. La micronisation de l'éthyl cellulose par procédé SAS a été réalisée avec succès ; des particules submicroniques ayant une taille moyenne de 300 nm ont été obtenues. Des formulations composites micronisées, de quercétine et de rifampicine avec de l'éthyl cellulose, ont été élaborées par co-précipitation à pression et température modérées (10 MPa et 35 °C). Selon les conditions opératoires utilisées, des tailles et distributions de taille des particules, des morphologies, mais aussi des taux de cristallinité et des taux de chargement du médicament différents ont été observés. La co-précipitation de la quercétine avec de l'éthyl cellulose a conduit à l'obtention de particules quasi-sphériques amorphes avec une taille moyenne comprise entre 150 et 350 nm et avec une efficacité d'encapsulation élevée allant jusqu'à 98%, permettant ainsi une bonne stabilité dans le temps de la quercétine encapsulée contre l'oxydation. Des co-précipités de taille submicronique chargés par la rifampicine avec des granulométries comprises entre 190 et 230 nm ont été obtenus avec une efficacité d'encapsulation élevée allant jusqu'à 96%. La forme amorphe des co-précipités est restée stable après 6 mois de stockage à 75% d'humidité relative et à température ambiante. Les études de libération in vitro ont montré une libération prolongée de la rifampicine à partir des co-précipités.
L'étude de faisabilité d'une nouvelle méthode d’enrobage par lit fluidisé en milieu supercritique couplé à l'utilisation du procédé SAS a été réalisée. Ce procédé vert alternatif permet d’enrober des particules micrométriques avec peu d'agglomération et une bonne qualité du film d’enrobage. Des expériences d’enrobage de billes de verre ont été effectuées dans des conditions opératoires variées pour deux configurations d'injection différentes, pulvérisation par le haut ou par le bas de l’autoclave. De meilleurs résultats ont été obtenus dans les expériences de pulvérisation par le haut, notamment en termes de qualité du film d’enrobage. Ce travail de thèse apporte des éléments nouveaux et pertinents pour un meilleur contrôle des procédés d’enrobage en milieu supercritique.
Mots-clés : Systèmes de délivrance de médicaments, procédé anti-solvant, fluidisation, co-précipitation, enrobage.
Jury:
Rapporteurs :
Pr
Jacques FAGES
Ecole des Mines d’Albi-Carmaux
Dr Soraya RODRIGUEZ
Université de Valladolid
Examinateur :
Pr
Abdeslam MENIAI
Université de Constantine 3
Directrices de thèse :
Pr Elisabeth BADENS
Aix-Marseille Université – Marseille
Dr Christelle CRAMPON
Aix-Marseille Université – Marseille
Dr Yasmine MASMOUDI
Aix-Marseille Université – Marseille
19 Juin 2017
- Le fractionnement supercritique applique à des composes d’intérêt industriel / Soutenance de thèse Cyril DUFOUR
Doctorant Cyril DUFOUR
Date de soutenance: Lundi 19 juin 14h30 - Amphi du CEREGE
Résumé:
Le fractionnement par CO2 supercritique est un procédé séparatif très sélectif mais encore peu exploité à l’échelle industrielle. L’industrie des plantes à parfum est en recherche constante de techniques séparatives permettant la purification de molécules d’intérêt issues d’extraits végétaux. Les travaux de cette thèse ont eu pour objectif de mettre en avant le potentiel du fractionnement supercritique et d’étudier ses performances lorsqu’il est appliqué à des mélanges complexes. L’étude a été focalisée sur la purification du sclaréol contenu dans un mélange complexe. Pour cela, une étude préliminaire a permis d’identifier l’alimentation ayant les propriétés les plus adaptées à un fractionnement supercritique. Des mesures de masses volumiques, de viscosités et d’équilibres de phases ont été réalisées pour caractériser les différents types d’alimentation, mais aussi identifier les conditions opératoires les plus favorables pour mettre en place un fractionnement supercritique sélectif. Par la suite, une première phase expérimentale de fractionnement supercritique a été menée à température constante sur une colonne garnie d’une hauteur utile de 2,6 m pour un diamètre interne de 30 mm. Ces essais ont permis de montrer les paramètres opératoires les plus influents sur la purification du sclaréol. Certains de ces résultats ont pu être modélisés avec succès à l’aide d’un modèle simple. Une seconde phase expérimentale a permis de mettre en évidence l’intérêt d’un reflux interne pour augmenter la sélectivité de la séparation. Enfin, un couplage du fractionnement supercritique avec la distillation moléculaire a été proposé pour ouvrir une nouvelle voie dans la chaîne de purification du sclaréol. Une amélioration significative du taux de pureté en sclaréol et du rendement a été démontrée.
Mots clés: fractionnement supercritique, sclaréol, plan d’expériences, modélisation.
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