Caractéristiques physico-chimiques et critères de qualité du beurre de karité

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Les tensio-actifs ou surfactants

Un tensioactif ou agent de surface (surfactant en anglais) est un composé qui modifie la tension superficielle entre deux surfaces.
Les composés tensioactifs sont des molécules amphiphiles, c’est-à-dire qu’elles présentent deux parties de polarité différente, l’une lipophile (qui retient les matières grasses) et apolaire, l’autre hydrophile (miscible dans l’eau) et polaire.
Ils permettent ainsi de solubiliser deux phases non miscibles, en interagissant avec l’une apolaire (c’est-à-dire lipophile donc hydrophobe), par sa partie hydrophobe ; tandis qu’avec l’autre phase qui est polaire, il interagira par sa partie hydrophile.

Méthodes de préparation des NPLs

Les méthodes de préparation des nanoparticules lipidiques solides sont nombreus es et largement décrites dans la littérature [59-61]. Le principe de base de ces méthodes repose sur la préparation de nanoémulsions avec ou sans apport d’énergie dans le système. Les nanoparticules sont obtenues à partir d’une nanoé mulsion directe huile/eau préparée àune température supérieure à la température de fusion du liquide utilisé. La phase suivante de solidification/ cristallisation du lipide par refroidissement conduit à la formation des nanoparticules solides à température ambiante.
Procédés de formulations
Ces particules sont de 2 types :
 Nanoparticules lipidiques solides
Dans ce cas les lipides (triglycérides, mélanges de glycérides ou des cires) qui constituent la matrice des particules ont la particularité d’être à l’état solide à température ambiante et à température du corps. La principale technique de fabrication de ces particules repose sur le principe d’homogénéisation à haute pression à température élevée ou à température inférieure à la température ambiante, suivant la sensibilité des PA à la chaleur. Dans le premier cas on prépare au-dessus de la température de fusion des lipides une pré- émulsion sous une forte agitation de la phase lipidique dans une phase aqueuse associée à des agents de surface, avant de la soumettre à plusieurs cycles de plusieurs centaines de bars de pression au sein d’un homogénéisateur. Une recristallisation s’opère après refroidissement. A froid il s’agit dans un premier temps de disperser des particules de lipides et de PA finement broyées, dans l’eau associée à des agents de surface sous forme d’une suspension avant de les homogénéiser dans les mêmes conditions que précédemment. Des techniques de préparation à partir d’un système de microémulsification formé à chaud et dispersé dans l’eau froide ou d’émulsification-évaporation ou d’émulsification-diffusion en dissolvant les lipides dans des solvants organiques adaptés sont aussi rapportées [62].
 Nanocapsules lipidiques
Ces particules sont constituées d’un cœur huileux à base de triglycérides recouvert d’une paroi rendue rigide par l’association d’un couple d’agent de surface lécithine / Solutol HS15® (hydroxystéarate de polyéthylène glycol 660 et polyéthylène glycol 660 libre). La préparation est basée sur un procédé par inversion de phase obtenue en faisant varier la température du mélange des excipients au-dessus et au-dessous de la température d’inversion de phase du système. Dans un deuxième temps le mélange d’huile et de surfactifs soumis à des cycles de température subit un choc thermique irréversible avec une dilution dans de l’eau à une température proche de 0°C qui rigidifie la membrane. Les objets obtenus présentent une structure de nanocapsules à cœur lipophile de granulométrie mono disperse dans une gamme de taille allant de 20 à 100 nm et contrôlable en fonction des proportions respectives de départ [62].

Caractérisation

Les propriétés physicochimiques des nanoparticules sont en relation avec leur capacité d’encapsulation et de stockage du principe actif d’une part, mais interviennent aussi sur les interactions avec les membranes biologiques et les profils de libération. Ces propriétés sont principalement la distribution de taille, la nature et l’épaisseur de la membrane, la charge en surface, l’hydrophobie. La mesure du taux d’encapsulation ainsi que les études de libération du principe actif in vitro permettent aussi de caractériser les nanoparticules [62].

Distribution de taille et structure

La distribution de taille des nanoparticules est généralement mesurée par des techniques de granulométrie laser en milieu dilué, basées sur la diffusion quasi élastique de la lumière associée au mouvement Brownien des particules. En effet, les nanoparticules en suspension sont en mouvement constant et aléatoire fonction de leur faible taille. Les fluctuations d’un faisceau laser traversant la suspension sont reliées à la taille des nanoparticules. Les granulomètres lasers spécifiques aux systèmes dispersés de taille submicronique permettent d’obtenir une mesure simple et rapide de la distribution de taille des particules. La taille des particules peut également être déterminée par observation microscopique et analyse des images obtenues. La microscopie électronique (à balayage ou à transmission) est nécessaire pour atteindre la résolution suffisante à l’observation des nanoparticules. La microscopie électronique à balayage (MEB) permet d’obtenir des informations basiques sur la forme des particules et leurs caractéristiques de surface, la microscopie à force atomique (AFM) peut être utilisée pour accéder aux détails de la morphologie, elle conduit à des images en trois dimensions de la surface des particules. La microscopie électronique à transmission (MET) est plus utilisée pour déterminer la distribution de taille et la structure des particules, elle peut être associée à une étape de préalable de cryofracture. Il est ainsi possible de confirmer la structure vésiculaire ou matricielle des particules ainsi que d’estimer l’épaisseur de la membrane dans le cas des capsules (quelques nanomètres en général). La structure des nanoparticules peut également être déterminée par des mesures de densité en utilisant une technique de centrifugation sur gradient de densité qui permet de séparer les particules en fonction de leur densité. La densité des nanocapsules est en effet inférieure à celle des nanosphéres qui contiennent plus de polymère et supérieure à celle des nanoémulsions qui n’en contiennent pas du tout [62].

Propriétés de surface

La propriété la plus évidente des systèmes dispersés de type nanoparticules est leur grande aire interfaciale inversement proportionnelle à leur taille. Cette surface a une charge qui influence la stabilité des systèmes d’une part et leurs interactions avec le milieu biologique d’autre part. La caractérisation de surface des particules passe par la mesure du potentiel Zêta qui représente le potentiel de surface dû à la présence de charges provenant du polymère ou des tensioactifs adsorbés. Le potentiel Zêta peut être mesuré par l’intermédiaire de la mobilité électrophorétique des particules (déplacement dans un champ électrique), il permet de prédire la stabilité des nanoparticules en suspension et les interactions par attractions électrostatiques. Il est généralement admis qu’une valeur élevée, supérieure à 30mV en valeur absolue, est nécessaire pour garantir la stabilité de la dispersion. L’hydrophobie de surface peut être approchée par adsorption de fluorochrome hydrophobe ou par la mesure d’angle de contact. Des techniques de spectroscopie aux rayons X développées récemment permettent l’identification chimique des éléments présents en surface des particules. La modification de l’état de surface des nanoparticules est une technique envisagée afin d’augmenter les potentialités de ciblage de ces vecteurs. Il est en effet reconnu que la présence de groupes hydrophiles en surface permet de réduire la capture des particules par les macrophages et de prolonger ainsi le temps de résidence dans la circulation après administration intraveineuse : on parle alors de vecteurs furtifs. Généralement le polyéthylène glycol est utilisé comme groupe hydrophile, sa présence en surface peut être obtenue soit par adsorption de tensio actif sur les nanoparticules, soit en utilisant des copolymères à base de PEG pour la formation des particules. De nombreux travaux sont également développés pour coupler en surface des nanoparticules des éléments de reconnaissance (anticorps monoclonaux, sucres, peptides…) afin d’accroître leur capacité de vectorisation et donc leur spécificité d’action [62].

Capacité d’encapsulation

La capacité d’encapsulation dépend à la fois des propriétés du principe actif et du procédé utilisé. Elle est généralement supérieure pour les principes actifs lipophiles sauf si la production des particules se fait en phase externe organique. La mesure de l’efficacité d’encapsulation se fait après séparation des nanoparticules du milieu par ultrafiltration et/ou ultracentrifugation. La quantité de principe actif contenue dans les particules est alors dosée après dissolution, la quantité de principe actif non encapsulé dans la phase externe peut également être dosée. L’efficacité d’encapsulation est alors décrite comme le rapport entre la quantité de principe actif initialement introduite dans la formule et la quantité incorporée dans les nanoparticules. Elle dépend de la solubilité du principe actif dans le cœur huileux pour les nanocapsules, de son coefficient de partage entre les phases organique et aqueuse, de la concentration initiale et des interactions éventuelles polymère/principe actif. La capacité d’incorporation est bien sûr très supérieure pour les nanocapsules, le rapport principe actif/polymère est alors élevé (>1) alors qu’il est généralement inférieur à 0,5 pour les nanosphéres [62].

Stabilité

La stabilité des nanoparticules sous-entend la stabilité physique de la dispersion, la stabilité chimique du système ainsi que la stabilité de l’encapsulation. La stabilité physique de la dispersion correspond à l’absence de sédimentation ou d’agglomération, elle peut être évaluée par des contrôles de distributions de taille qui doivent restées inchangées lors du stockage. La stabilité peut être améliorée en ajoutant un dispersant dans la préparation. Dans le cas des nanoparticules lipidiques solides, les lipides utilisés possèdent plusieurs formes cristallines vers lesquelles ils peuvent évoluer en modifiant l’encapsulation et la libération des actifs. La stabilité chimique permet d’assurer la non dégradation du polymère ou des phospholipides. Elle peut être suivie par mesure de la variation éventuelle de la masse molaire du polymère ou par une modification du pH du milieu. Il est également nécessaire de s’assurer de la permanence de l’encapsulation, en vérifiant que la charge des nanoparticules en principe actif n’évolue pas au cours du temps au stockage et qu’il n’y a pas de dégradation du principe actif encapsulé [62]. La stabilité physicochimique des nanoparticules à long terme peut être améliorée en ajoutant une étape de séchage des suspensions. La lyophilisation est alors généralement utilisée, elle permet, moyennant l’utilisation d’agents cryoprotecteurs et le choix des conditions opératoires (en particulier lors de la congélation) de présenter les nanoparticules sous forme de poudre aisément redispersible dans l’eau.

Libération in vitro

La libération du principe actif in vitro dans différents milieux caractéristiques permet d’évaluer le comportement des nanoparticules après administration. Les études de libération sont confrontées à des difficultés liées à la faible taille des particules. La séparation du principe actif libéré dans la phase externe par rapport aux nanoparticules en est une. La méthode par dialyse permet d’éviter la séparation, les nanoparticules étant séparées du milieu récepteur par une membrane perméable au principe actif. Le couplage entre centrifugation et filtration permet également d’accéder à la quantité de principe actif libéré. Enfin il est également possible de mesurer in situ par spectrométrie le principe actif libéré et dissous dans la suspension, s’il possède des propriétés spectroscopiques différentes de celle du principe actif contenu dans les particules.
La libération du principe actif dépend essentiellement de sa solubilité dans le milieu externe, de son coefficient de partage entre les phases, du milieu et des volumes de dilution utilisés pour la mesure, mais aussi des propriétés des particules : taille, structure de la particule, nature et épaisseur de la membrane. Le mécanisme de dégradation éventuelle ou de gonflement du polymère est également un élément influençant la libération [62].

Nanoparticules à usage topique

Ces dernières années, une attention toute particulière a été accordée aux nanotechnologies appliquées à l’administration cutanée. Les nanoparticules ont donc un rôle commun dans ces différentes applications : elles permettent de véhiculer les agents thérapeutiques dans la zone ciblée, car il est en effet préférable que ces agents s’accumulent au sein des tissus à traiter afin de minimiser leur impact sur les cellules saines.
Les problématiques de toxicité et de sécurité des nanoparticules non biodégradables accumulées dans la peau ont fait émerger un besoin croissant de les remplacer par des matériaux moins rémanents notamment en dermatologie [63].
Les particules biodégradables représentent une alternative d’un grand intérêt dans le développement de matériaux particulaires à visée dermatologique de par la découverte d’un possible phénomène de translocation voire d’accumulation de systèmes particulaires dans la peau. Ces transporteurs polymériques offrent non seulement une protection des actifs labiles mais aussi une libération contrôlée dans le temps par modification de la composition du polymère [64-66]. Les particules polymériques peuvent être préparées à partir de polymères naturels ou synthétiques. Ces particules sont incapables de dépasser les couches superficielles de la peau où elles relarguent leurs actifs qui diffusent plus profondément. De plus, ces particules peuvent s’accumuler dans les follicules pileux et créent un effet réservoir en principes actifs qui diffusent vers les couches viables de la peau

Les nanoparticules utilisées

Les particules sont classées selon leurs tailles en nanoparticules (tailles entre 1 et 100 nm), particules submicronique (tailles entre 100 et 1μm), microparticules (tailles entre 1μm et 1mm).
En fonction des matériaux constitutifs et de la taille, plusieurs classes de particules ont été utilisées pour l’application d’actifs par la voie topique (tableau 1). Cette classification basée sur la composition des particules permet de distinguer un comportement de pénétration et d’accumulation cutanée qui peuvent être similaires pour des particules de taille voisines, et ceci malgré la différence dans leur composition.

Caractéristiques physico-chimiques et critères de qualité du beurre de karité

Le beurre de karité se présente sous la forme d’une matière grasse de couleurs vert jaunâtre, ivoire ou gris et d’odeur plus ou moins forte suivant le traitement des noix et le procédé d’extraction utilisé. Il est solide à la température ambiante, a un point de fusion habituellement compris entre 27 et 55 °C, un point de solidification de 19 à 34oc. Sa densité relative est de 0,9 à 40°C et son indice de réfraction est de 1,463 -1,68. Le beurre de karité commercial ne doit pas contenir plus de 0,01 % d’impuretés insolubles dans l’hexane, ni plus de 0,05 % d’eau et de matières volatiles [75-78]. Il est sensible aux variations de températures qui peuvent provoquer sa cristallisation c’est-à-dire son passage de l’état amorphe à l’état cristallin [79]. Les analyses chimiques du beurre de karité ont permis de montrer qu’il est principalement composé :
de glycérides : il s’agit d’esters d’acides gras et de glycérol, qui se présentent sous forme de triglycérides (50 %), de diglycérides (4 %) et de monoglycérides (2 %).
d’acides gras libres (5 %) : on retrouve d’une part les acides gras saturés (49,50%) constitués d’acide stéarique (45,5 %), d’acide palmitique (3,6 %) et de traces d’acide arachidique et d’autre part, les acides gras insaturés (50,05 %), constitués majoritairement d’acide oléique (42,2 %), d’acide linoléique (6,8 %), d’acide arachidonique (1,5 %), d’acide gadoléique ( 0,3 %) et d’acide linolénique (0,1 %).
d’un insaponifiable, c’est-à-dire la fraction insoluble dans l’eau après saponification. Cet insaponifiable, composé essentiellement d’alcools triterpéniques (66 %) tels que le lupéol et le parkéol, de phytostérols, de vitamines liposolubles [74].
Les différentes caractéristiques physico-chimiques du beurre de karité peuvent évidemment varier d’une production à une autre et suivant les procédés de traitement des amandes et d’extraction utilisés.

Utilisations cosmétiques et pharmaceutiques du beurre de karite

Le beurre de karité, bien qu’utilisé depuis des millénaires en Afrique, est de nos jours une matière première fort prisée au niveau industriel. Il est en effet retrouvé dans l’industrie agroalimentaire et surtout dans les industries cosmétiques et pharmaceutiques

Les hydrogels, un nouveau mode administration des principes actifs

Au cours des cinquante dernières années, il y’a eu de nombreux changements dans le domaine pharmaceutique qui ont permis d’apporter des solutions majeures sur le plan médical.
Les traitements du diabète, de l’ostéoporose, de l’asthme, des troubles cardiaques, du cancer et d’autres maladies utilisent de nouvelles formes pharmaceutiques et ne sont plus uniquement basés sur des formes d’administration conventionnelles [80].
Ces formes nouvelles sont représentées par les gels, notamment les hydrogels, qui sont des formes galéniques permettant, entre autres, une libération contrôlée et ciblée du principe actif (PA) ou du soluté.
Le contrôle de la libération des PA s’applique en jouant sur la diffusion du PA ou du soluté au sein du gel.

Les gels et les substances colloïdales

Qu’est-ce qu’un gel ?

Le gel est une substance colloïdale (milieu dit « solide ») dispersée dans un liquide (milieu liquide « solvant ») avec lequel elle réagit pour former un réseau tridimensionnel poreux.
Ce réseau comprend des points de réticulation (ou zone de fixation) entre les particules colloïdales au sein desquels disparaît tout mouvement brownien.
Selon le type d’édification des réseaux et en fonction de la forme, du nombre, de l’arrangement et de la nature des points de réticulation des particules colloïdales, on pourra distinguer la forme gel ou sol (figure 13).
Le sol est une solution colloïdale au sein de laquelle le milieu « solide » n’est pas connecté. Il correspond soit :
– au stade intermédiaire avant la formation du gel (= transition sol-gel)
– au résultat de la destruction du gel après un traitement.

Les familles de gel

On distingue deux grandes familles de gels [82] :
– les gels chimiques (ou permanents)
– les gels physiques (ou réversibles)

Les gels chimiques (ou permanents)

Les points de réticulation sont formés par réaction chimique pour constituer le milieu « solide ». Celui-ci ne peut être dissous que par dégradation.

Les gels physiques (ou réversibles)

Les longues molécules sont reliées entre elles, en certains points, par des liaisons faibles ou par enchevêtrement de zones cristallisées [83]. Pour liquéfier les gels réversibles, il suffit de modifier les conditions physiques (Exemple : la température, le pH) ou de les soumettre à une agitation mécanique (= thixotropie). Le gel se reforme lorsqu’on le replace dans les conditions physiques initiales.

La structure colloïdale 

Elle est caractérisée par :
un nombre d’atomes de 103 à 109 molécules reliées par des forces de Van der Waals, de covalence homopolaire, d’attraction dipolaire entre dipôles permanents et ions ou par des liaisons hydrogènes. Ces liaisons sont détruites par le chauffage ou par des variations de pH.
une taille des particules de 1 à 100 nm.
On distingue :
Les colloïdes sphériques : inorganiques de forme tubulaire ou cubique. Organiques disposés en pelote
Les colloïdes linéaires : inorganiques macromoléculaires fibrillaires étirés organiques.
Selon la nature chimique et l’affinité pour l’eau de la particule colloïdale, nous distinguerons les hydrogels et les oléogels (nous nous intéresserons plus particulièrement aux hydrogels tout au long de ce travail).

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : REVUE DE LA LITTERATURE
I La peau et l’application topique
I.1 Structure et fonctions de la peau
I.1.1 L’épiderme
I.1.2 Le derme
I.1.3 L’hypoderme
I.1.4 Les annexes cutanées
I.2 Absorption cutanée
I.3 Application topique
I.3.1 Avantages de l’application topique
I.3.2 Formulations utilisées dans l’application topique
II Généralités sur les nanoparticules
II.1 Définition d’une nanoparticule
II.2 Classification
II.2.1 Les liposomes
II.2.2 Vecteurs à base de lipides modifiés
II.2.2.1 Les bolasomes
II.2.2.2 Les bioconjgaisons lipidiques
II.2.2.3 Les nanosphères et les nanocapsules lipidiques
II.2.2.3.1 Les nanoémulsions
II.2.2.3.2 Les microémulsions
II.2.2.3.3 Nanoparticules lipidiques solides
II.2.2.3.4 Vecteurs lipidiques nanostructurés
II.2.2.3.5 Nanoparticules lipidiques de cœur amorphe
II.3 Formulation
II.3.1 Composition
II.3.1.1 Les lipides constituants des vecteurs lipidiques
II.3.1.2 Les tensio-actifs ou surfactants
II.3.2 Méthodes de préparation des NPLs
II.4 Caractérisation
II.4.1 Distribution de taille et structure
II.4.2 Propriétés de surface
II.4.3 Capacité d’encapsulation
II.4.4 Stabilité
II.4.5 Libération in vitro
III Nanoparticules à usage topique
III.1 Les nanoparticules utilisées
III.2 Mécanismes de pénétration suspectés
IV Généralités sur l’inflammation
IV.1 Définition
IV.2 Etiologies
IV.3 La réaction inflammatoire
IV.3.1 Réaction vasculo-exsudative :
IV.3.1.1 Congestion active
IV.3.1.2 Œdème inflammatoire
IV.3.1.3 Diapédèse leucocytaire
IV.3.2 Réaction cellulaire
IV.3.3 Composition cellulaire
IV.3.4 Détersion
IV.4 Réparation et cicatrisation :
V Généralités sur le beurre de karité
V.1 Présentation de l’arbre
V.1.1 Description botanique
V.1.2 Utilisation de l’arbre
V.2 Caractéristiques physico-chimiques et critères de qualité du beurre de karité
V.3 Utilisations cosmétiques et pharmaceutiques du beurre de karite
VI Les hydrogels, un nouveau mode administration des principes actifs
VI.1 Les gels et les substances colloïdales
VI.1.1 Qu’est-ce qu’un gel ?
VI.1.2 Les familles de gel
VI.1.2.1 Les gels chimiques (ou permanents)
VI.1.2.2 Les gels physiques (ou réversibles)
VI.1.3 La structure colloïdale
VI.2 Les hydrogels
VI.2.1 Formulation des hydrogels
VI.2.2 La structure des hydrogels
VI.2.3 Utilisations des gels
VII Libération des principes actifs incorporés dans les systèmes dispersés
VII.1 Notions théoriques
VII.2 Diffusion – Loi de Fick
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXERIMENTAL
I Objectifs
II Cadre de l’étude
III Matériel et méthodes
III.1 Formulation et caractérisation des nanoparticules lipidiques
III.1.1 Matériel
III.1.1.1 Appareillage et verrerie
III.1.1.2 Matières premières
III.1.1.2.1Le beurre de karité Brute(Lipide)
III.1.1.2.2Le crémophor (tensioactif)
III.1.1.2.3Principe actif (Le ritonavir)
III.1.1.2.4Autres composés utilisés
III.1.2 Méthodes
III.1.2.1 Préparation des nanoparticules lipidiques solides : ¨ PIT
III.1.2.2 Préparation du gel
III.1.2.3 Préparation du système gel-nanoparticule-médicament
III.1.3 Caractérisation physico-chimique nanoparticules lipidiques
III.1.3.1 Examen macroscopique
III.1.3.2 Examen microscopique
III.1.3.3 Taille et PDI
III.1.3.4 Potentiel Zeta
III.1.3.5 Mesure du pH
III.2 Test d’activité anti-inflammatoire
III.2.1 Matériel
III.2.1.1 Appareillage et verrerie
III.2.1.2 Réactifs
III.2.1.3 Autres composés utilisés
III.2.2 Méthode
III.2.2.1 Principe
III.2.2.2 Technique
III.3 Etude de libération
III.3.1 Matériel
III.3.2 Autres composés utilisés
III.3.3 Méthode
III.3.3.1 Principe
III.3.3.2 Dosage
III.3.3.2.1Principe du dosage
III.3.3.2.2Méthode
III.3.3.2.2.1 Etalonnage
III.3.3.2.2.2 Dosage proprement dit
IV Résultats
IV.1 Synthèse et Caractérisation physico-chimique des nanoparticules lipidiques
IV.1.1 Etude de formulation
IV.1.2 Examen macroscopique
IV.1.3 Examen microscopique :
IV.1.4 Taille et PDI :
IV.1.5 IV.1.5 Potentiel zêta
IV.1.6 pH
IV.2 Test d’activité anti-inflammatoire
IV.3 Etude de libération
V Discussion
Conclusion
Références:

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