Soutenance mémoire
INTRODUCTION
La recherche de formulation pour lutter contre les maladies etaméliorer la vie quotidienne a toujours été une des préoccupations majeures de l’homme.
En effet, il est toujours nécessaire de mettre un principe actif sous une forme qui en facilite l’administration et enaugmente l’efficacité avec un minimum d’inconvénients possibles.
Sur le marché, les médicaments sont présentés sous forme de gélules, de comprimés enrobés (pour masquer un goût désagréable de principe actif), de poudres pour suspensions buvables, de sachets, etc…L’ajout d’édulcorants, de colorants, d’essences aux formes pharmaceutiques, surtout les sirops, les ampoules et les suspensions buvables permet defaciliter la prise des médicaments.
Cependant il existe un problème d’observance de traitement lié aux prises répétées de médicaments, lesquelles faisant souvent l’objet d’oublis pouvant compromettre l’efficacité du traitement, et retarder voire annuler l’effet thérapeutique recherché.L’idéal serait donc de développer des formes pharmaceutiques qui permettraient de réduire le nombre deprises de médicaments, comme c’est le cas avec les systèmes à libération contrôlée.
Ces systèmes vont permettre une libération du principe actif à un taux constant pendant un certain temps, réduisant ainsi le nombre de prises de médicaments qui, pour la plupart, sont administrés par voie orale.
Dans notre travail, nous nous sommes intéressés à l’hydroxyapatite (HAP).
C’est un matériau biocompatible qui a la même composition minérale que les os et les dents. C’est donc un biomatériau qui répond à la définition donnée par le consensus de Chester (1991) qui stipule queles biomatériaux sont des matériauxdestinés à être en contact avec les tissus vivants et/ou les fluides biologiques pourévaluer, traiter, modifier les formes ou remplacer tout tissu organe ou fonction du corps [ 29 ].
Nous avons donc élaboré des systèmes pour la libération contrôlée du paracétamol et de l’acide niflumique qui sonttrès utilisés dans le traitement de la douleur et de la fièvre pour les deux principes actifs, et de l’inflammation pour l’acide niflumique. Nous avons choisi l’hydroxyapatite comme principal excipient pour l’élaboration des systèmes.
Dans ce mémoire, nous allons d’abord présenter les biomatériaux céramiques en insistant sur la céramique d’hydroxyapatite, ensuite nous parlerons des systèmes à libération contrôlée, de l’élaboration des systèmes à libération continue de paracétamol et d’acide niflumique, des études de libération de ces principes actifs in vitro, et pour finir nous livrerons les résultats de notre étude.
ELABORATION DES SYSTEMES A LIBERATION CONTROLEE
Les méthodes d’élaboration des systèmesque nous avons utilisées sont celles de A.Y. Diop.[6]Les matériaux utilisés sont les suivants :
– le paracétamol [Aventis Pharma Dakar-Sénégal] très employé dans le traitement de la douleur et de la fièvre,
– l’acide niflumique [poudre de capsules d’acide niflumique, Nifluril®des laboratoires UPSA] qui, en plus de ses propriétés antalgiques et antipyrétiques, possède également de fortes propriétés anti-inflammatoires.
Le principal excipient utilisé est lapoudre d’hydroxyapatite synthétisée au laboratoire de Physique Pharmaceutique de l’Université Cheikh Anta Diop de
Dakar, par précipitation directe à partir d’hydroxyde de calciumavec une solution d’acide phosphorique. Deux formes de cette poudre ont été utilisées :
− l’hydroxyapatite non recuite (HNR)
− l’hydroxyapatite recuite (HR)
Les autres excipients sont des polymères, à savoir les Eudragit®: Eudragit®RS PM et Eudragit®RS 100 (Rôhn Pharma, Dormstadt,Germany). Ils ont été utilisés comme liants.
Préparation
La préparation de l’hydroxyapatite a été réalisée par précipitation directe (figure 4) en ajoutant, sous agitation une solution d’acide phosphorique (H3PO4) 0,3M à raison de 25ml par minute à une suspension fraîchement préparée d’hydroxyde de calcium (Ca(OH)2 ) 0,5M suivant la réaction :
Le rapport Ca/P est de 1,66.La réaction s’effectue sous agitation continue, soit à la température de 20°C (échantillon n°1), soit à une température comprise entre 80 et 95°C (échantillon n°2). Quand la précipitation est effectuée à 20°C, l’agitation est maintenue pendant 45 minutesà la fin de l’addition de l’acide phosphorique. Après un repos de 24 heures, le produit est récupéré par filtration, puis mis à sécher dans une étuve en faisant monter la température de 40 à 80°C en 24 heures ; la température est maintenue à 80°C pendant 5 heures. Le précipité est chauffé à 80°C pour avoir de l’hydroxyapatite stoechiométrique.
Quand la précipitation est effectuée à une température comprise entre 80 et 95°C, l’agitation et le chauffage sont maintenus pendant 20 minutes, ensuite on coupe le chauffage et on maintient l’agitation pendant 25 minutes.La maturation se fait en 24 heures, ensuite on procède comme précédemment.
Les échantillons de poudres obtenus sont recuits aux températures suivantes : 600°C, 800°C, 1000°C et 1200°C pendant 3 heures avec une montée detempérature de 4°C par minute (Tableau II) afin de cristalliser l’hydroxyapatite et d’obtenir des poudres de granulométries différentes.
Surface spécifique des poudres
Des mesures de surface spécifique de l’échantillon 2 et des poudres obtenues par traitement thermique de l’échantillon 2 (Tableau ΙΙI) ont été réalisées par absorption d’azote (méthode BET) à l’aide d’un Sorpty 1750 (Carlo Erba Strumentatzione, Milano, Italy). Nous remarquons que la surface spécifique augmente quand la température de recuitaugmente jusqu’à 800°C, au-delà elle devient très faible.
Echantillons de poudres retenus
Deux échantillons de poudres ont été retenus pour la réalisation du système composite hydroxyapatite-polymères pour la libération contrôlée du paracétamol et de l’acide niflumique :
– la poudre précipitée entre 80-95°C, puis filtrée et séchée à l’étuve à 80°C pendant 24 heures. Cette poudre correspond à l’échantillon HNR, elle a une surface spécifique de 40 m 2 /g et est formée de grains de 10 à 20nm ; – la poudre précipitée entre 80-95°C puis filtrée et séchée à l’étuve à 80°C pendant 24 heures, ensuite recuite à 800°C pendant 3 heures. Cette poudre correspond à l’échantillon HR, elle a une surface spécifique de 75 m 2 /g et est formée de grains de 100 à 200 nm.
Avant utilisation, les échantillons sont passés sur un tamis équipé d’une grille de calibre 250 µm.
Les liants
Les liants que nous avons choisis pour la mise au pointdes systèmes sont des Eudragit®; ce sont des copolymères estérifiés des acides acryliques et méthacryliques contenant une faible teneur en groupements ammonium quaternaire [14,33] qui les rendent perméables. Ils sont insolubles dans l’eau et dans les milieux biologiques, ce qui explique leurusage dans les systèmes à libération contrôlée. Comme Eudragit®nous avons :
– les Eudragit®RS PM (Référence standard powder masse) qui sont sous forme de poudre prête à être utilisée directement en phase interne dans la formulation des systèmes ;
– les Eudragit®RS 100 (Référence standard 100) qui sont utilisés en phase externe par l’intermédiaire du liquide de mouillage. Ces derniers forment un filmmicroporeux.
Le matériel de laboratoire
Le matériel utilisé pour l’élaboration des systèmes et l’étude des profils de libération est le suivant :
– mortier en porcelaine (EGEC 124-65) ;
– alvéoles en plastique de 12 mm de diamètre (Aventis Pharma, Dakar Sénégal) ;
– éprouvettes en verre pyrex 10ml, 100ml ( Prolabo, Paris, France) ;
– pipettes 1ml, 5ml, 10ml (Suprema, Prolabo, Paris, France) ;
– pipette de précision Eppendorf 500µl ;
– pipette de précision Finnpipette step adjustable 50,100,150,200µl ;
– balance Mettler H16 ;
– étuve D135-I, Kowel ;
– fioles jaugées en verre pyrex 50ml, 100ml, 250ml, 500ml, 1000ml ;
– thermomètre à mercure de -40° à 250°C (Prolabo, Paris, France) ;
– agitateur magnétique chauffant (Fisher Scientific USA) ;
– erlenmeyer en verre pyrex (Prolabo, Paris, France) ;
– burette Aspin, 50/0,1cm 3;
– four Volca 33-55 (Prolabo, Paris, France) ;
– spectrophotomètre UV visible ( JENWAY 6405 ) ;
– fiole à vide en verre pyrex (Prolabo, Paris, France) ;
– tubes à essai 16 x 150 (Deltalabo, Barcelone, Espagne) ;
– creusets en alumine (Prolabo, Paris, France) ;
– entonnoirs de Buchner en porcelaine (Prolabo, Paris, France ) ;
– papiers filtres Whatman.
Elaboration des systèmes
La libération contrôlée de substancesactives à partir de la matrice d’hydroxyapatite est basée sur la propriété de cette dernière à retenir ces substances. Ainsi, beaucoup de travaux ont été réalisés sur les systèmes à libération contrôlée à base d’hydroxyapatite [4,7,11,23,30,32,39,40]. Certains de ces travaux ont mis au point des systèmes sous forme de comprimés pour la voie orale [11,36,39], pour la voie buccale [1,4,3,24] . D’autres ont mis au point des systèmes présentés sous forme de ciment pour réaliser des greffes au niveau du squelette.
Systèmes au paracétamol
Essai d’uniformité de masse
La masse moyenne des systèmes à libération contrôlée hydroxyapatitepolymères-paracétamol, l’écart-type, ainsi que les masses minimale et maximale autorisées pour satisfaire aux normes de la pharmacopée sont calculés et reportés dans les tableaux VIII et IX.
Etude de la libération du paracétamol
Protocole
L’étude de la libération du paracétamol a été réalisée en milieu aqueux. Pour chaque lot, l’étude a été effectuée sur trois unités de masse connue.
La courbe de libération cumulée moyenne est calculée à partir d’une courbe d’étalonnage (figure 8).
Profil de libération des systèmes
Les systèmes à libération contrôlée à base de céramique nelibérant pas la totalité de leur charge en principe actifen moins de 12 heures [4,18,25,32], nous avons choisi d’effectuer des dosages toutes les 24 heures.
Les études de libération du paracétamol que nous avons effectuées sur les différents lots ont duré 18 jours pour les lots à base d’hydroxyapatite non recuite et19 jours pour ceux à based’hydroxyapatite recuite. Les résultats obtenus sont présentés sous forme de courbes (Figures 9,10,11,12) et de tableaux (Tableaux X, XI, XII, XIII). D’une manière générale les courbes de libération obtenues à partir des unités à l’intérieur d’un même lot sont comparables, les écart-types pour chaque lot sont reproduits sous forme de barres verticales. Pour les lots à base d’hydroxyapatite recuite (PHR), les quantités libérées en milligramme par unité de surface Qe(mg/cm 2) en fonction du temps sontreprésentées sur la figure 9.
Systèmes à l’acide niflumique
Essai d’uniformité de masse
La masse moyenne des systèmes à libération contrôlée hydroxyapatitepolymères-acide niflumique,l’écart-type, ainsi que les masses minimale et maximale autorisées pour satisfaire aux normes de la pharmacopée ont été également calculés et reportés dans les tableaux XIV et XV.
Tous les lots étudiés sont conformes, en effet nous avons :
Etude de la libération de l’acide niflumique
Protocole
L’étude de la libération de l’acide niflumique a été réalisée en milieu liquide.
Sur chaque lot nous avons choisi trois unités de masse connue. La courbe de libération cumulée moyenne est calculée à partir d’une courbe d’étalonnage (Figure 16).
Le dispositif utilisé pour réaliser l’étude est constitué d’un récipient en plastique en forme de cylindre à fond plat d’une capacité nominale de 100ml, comme pour l’étude du paracétamol, c’est un récipient muni d’un couvercle à visser qui limite l’évaporation du milieu de dissolution.
Le milieu de dissolution est constitué d’une solution aqueuse à 10% d’éthanol.
Les unités étudiées sont introduites dans lemilieu de dissolution à la température ambiante à J0. Durant toute la durée de l’étude nous n’avons pas observé de désagrégation de la matrice.
Toutes les 24 heures, 10ml du milieu de dissolution sont prélevés pour undosage, puis ils sont immédiatement remplacés par une solution fraîchement
préparée d’éthanol à 10% dans de l’eau distillée. Avant chaque prélèvement, le récipient est retourné trois fois de suite.
Le dosage des quantités d’acide niflumique libérées est effectué par un titrage volumétrique qui consiste à neutraliser l’acide niflumique par une solution de NaOH 0,001N.
L’indicateur de fin de réaction est une solution alcoolique de phénolphtaleine.
Profil de libération des systèmes
Les études de libération de l’acide niflumique ont duré six jours et nous avons choisi d’effectuer les dosages toutes les 24 heures.
Sur les figures 17 et 18, nous présentons les quantités d’acide niflumique Qe (mg/cm 2 ) libérées en fonction du temps respectivement pour les systèmes à base d’hydroxyapatite recuite et non recuite et sur les tableaux XVI et XVII leurs paramètres de modélisation.
Sur les deux figures (Figures 17, 18), nous avons les mêmes profils de libération qui sont ici linéaires en fonction du temps pour les systèmes chargés à 25et 30% en acide niflumique et suivant une cinétique du premier ordre pour lessystèmes chargés à 10, 15 et 20% en acide niflumique.
CONCLUSION
La libération en continu de substances actives étant d’actualitédans l’industrie pharmaceutique, nous avons choisi de faire l’étude de la libération du paracétamol et de l’acide niflumique à partir de matrices à based’hydroxyapatite.
Le choix de l’hydroxyapatite comme excipient principal est justifié par le fait que ce dernier, en plus de sa composition minérale proche de celle des os et des dents, se prête à la mise au pointde systèmes à libération continue.
Deux échantillons de poudre obtenus par une réaction de précipitation entre l’hydroxyde de calcium et l’acide orthophosphorique avec un rapport Ca/P = 1,66 entre 80 et 95°C ont été utilisés :
− le premier échantillon, après précipitation est filtré puis séché à l’étuve à 80°C pendant 24 heures, il correspond à l’échantillon HNR ; il forme une poudre constituée de grains de 10 à 20 nm de diamètre avec une surface spécifique de 40 m 2 /g ;
− le deuxième échantillon, après filtration et séchage à l’étuve à 80°C pendant 24 heures, est recuit à 800°C pendant 3 heures, il correspond à l’échantillon HR formé de grains de 100 à 200 nm de diamètre avec une surface spécifique de 75 m 2 /g. Ces poudres dépourvues d’impuretés sont identiques à l’hydroxyapatite synthétique de référence.
Nous avons aussi utilisé des polymères que sont les Eudragit®RSPM sous forme de poudre en phase interne et les Eudragit®RS100 utilisés en phase externepar l’intermédiaire d’un liquide demouillage (éthanol absolu).
La formulation constituée de 20% d’Eudragit®RS PM ; 5% d’Eudragit®RS 100 ; de l’hydroxyapatite (45 à 70%), de principes actifs (acide niflumique ouparacétamol), 5 à 30% ; a permis d’élaborerdes systèmes à libération contrôlée desubstances actives.
Nous avons obtenu des lots de systèmes dont les unités ont une bonne consistance et les essais d’uniformité demasse ont révélé que les normes de la pharmacopée ont été respectées.
Les études de la libération du paracétamol réalisées en milieu aqueux ont montré que les profils de libération suivaient différentes lois selon la composition de la matrice.
Aussi bien pour les lots à base d’hydroxyapatite recuite que pour ceux à base d’hydroxyapatite non recuite, les quantités de paracétamol libérées (Qeen mg/cm 2 ) augmentent lorsque la charge initiale augmente.
Nous avons observé que les systèmes à base d’hydroxyapatite non recuite se sont vidés plus rapidement que les systèmes à base d’hydroxyapatite recuite pour les lots à faible concentration en paracétamol ; pour les lots à plus forte concentration en principe actif, les courbes de libération sont presque confondues.
L’analyse des efficacités de dissolution qui augmentent lorsque la charge en paracétamol diminue vient confirmer ce qui a été dit plus haut.
Concernant la libération de l’acide niflumique les études réalisées en milieu aqueux contenant 10% d’éthanol ont également révélé deux profils de libération aussi bien pour les systèmes à base d’hydroxyapatite recuite que pour ceux à base d’hydroxyapatite non recuite, à savoir :
– un profil suivant une cinétique du premier ordre pour les systèmes à 10, 15 et 20% de charge initiale en acide niflumique ;
– un profil linéaire pour les systèmes à 25 et 30% de charge initiale.
Le paramétrage de la courbe de libération pour les systèmes à 5% est difficile ;
la libération complète s’étant faite dès le premier jour.
Nous remarquons que les systèmes à base d’hydroxyapatite non recuite se sont vidés plus rapidement que les systèmes à base d’hydroxyapatite recuite. Ceci est confirmé par l’analyse des efficacités de dissolution qui sont plus élevées pour les systèmes à base d’hydroxyapatite recuite que pour ceux à base d’hydroxyapatite non recuite. Nous avons également remarqué qu’après 6 jours d’étude, tous les lots des systèmes contenant de l’acide niflumique ont libéré 100% de leur charge initiale. Cette libération rapidede l’acide niflumique à partir des matrices est due en grande partie à la présence d’éthanol dans le milieu de dissolution.
Au vu des résultats obtenus, nous pouvons dire que la poudre d’hydroxyapatite se prête à la mise au point d’une matrice d’hydroxyapatite polymère pour la libération contrôlée et prolongée du paracétamol et de l’acide niflumique.
Nous envisageons de poursuivre ce travail surtout pour ce qui est de la libération de l’acide niflumique par l’étude du milieu de dissolution qui se prêterait le mieux à une libération contrôlée et prolongée de ce dernier.
Nous comptons également mener des études en chirurgie osseuse et ces études consisteront en l’adjonction de paracétamol ou d’acide niflumique à l’hydroxyapatite applicable en orthopédie, enchirurgie maxillaireet / ou faciale.
Enfin, rappelons que le domaine de la libération contrôlée de principes actifs à l’aide des biomatériaux céramiques est un domaine encore largement ouvert du fait que plusieurs autres substances actives peuvent être étudiées.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE: GENERALITES
Chapitre I: Les céramiques
I.1- Classification .
I.2- La céramique d’hydroxyapatite
Chapitre II: Les systèmes à libération contrôlée de substances actives
II.1- Classification
II.2- Les systèmes à libération contrôlée à base de céramique
II.3- Etude théorique des profils de libération
II.3.1- L’efficacité de dissolution
II.3.2- Les profils de libération
DEUXIEME PARTIE: TRAVAIL EXPERIMENTAL
Chapitre I: Elaboration des systèmes à libération contrôlée à base d’hydroxyapatite
I.1- Les matières premières
I.1.1- Les principes actifs
I.1.2- Les excipients
I.1.3- Le matériel de laboratoire
I.2- Elaboration des systèmes
Chapitre II: Evaluation des systèmes à libération contrôlée
II.1- Systèmes au paracétamol
II.1.1- Essai d’uniformité de masse
II.1.2- Etude de la libération du paracétamol
II.2- Systèmes à l’acide niflumique
II.2.1- Essai d’uniformité de masse
II.2.2- Etude de la libération de l’acide niflumique
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
