SUPERCRITICAL FLUID IMPREGNATION FOR THE ELABORATION OF SUSTAINED RELEASE DRUG DELIVERY - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

SUPERCRITICAL FLUID IMPREGNATION FOR THE ELABORATION OF SUSTAINED RELEASE DRUG DELIVERY

IMPREGNATION SUPERCRITIQUE POUR L'ELABORATION DE SYSTEMES A LIBERATION PROLONGEE

Résumé

Supercritical impregnation is an attractive “clean” alternative to conventional impregnation processes using generally liquid organic solvents. Among other applications, the impregnation process can be used for the development of controlled drug delivery systems applied to the pharmaceutical and medical fields. This work focuses on the preparation of controlled drug delivery systems using supercritical impregnation of drugs in two kinds of impregnation supports: polymeric matrices (intraocular lenses) and porous supports (mesoporous silica). Firstly, the supercritical impregnation of polymeric intraocular lenses (IOLs), used in cataract surgery, by an anti-inflammatory drug (Dexamethasone 21-phosphate disodium: DXP) and an antibiotic (Ciprofloxacin: CIP), is studied. More particularly, two polymeric IOLs were tested: rigid intraocular lenses made from derivative of PMMA and foldable intraocular lenses made from derivative of P-HEMA. Supercritical impregnations were carried out in a batch mode and the impregnation yields were determined through drug release kinetics studies in a solution simulating the aqueous humor. The influence of operating conditions on impregnation was studied by performing preliminary impregnation experiments followed by experimental designs. 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 gdrug /mgIOL respectively and the highest impregnation yields for DXP and CIP in P-HEMA IOLs were 14.5 and 4.1 gdrug/mgIOL respectively. Those results indicate higher affinity of DXP for PMMA and P-HEMA IOLs than CIP, which was confirmed by the values of partition coefficients. Despite the low solubility of each drug in the fluid phase, homogeneous and in-depth impregnations were successfully obtained. A prolonged drug delivery during 40 days was obtained for most impregnation experiments (for both kinds of IOLs). The second part of this work deals with the loading of a poorly water-soluble drug (Fenofibrate) in a mesoporous silica for improving drug dissolution kinetics. Supercritical impregnations were carried out with pure CO2 at different pressures (10 to 20 MPa) and depressurization conditions (rapid and slow). Supercritical impregnation method yielded loading up to 485 g drug/mgsilica in 120 min of impregnation duration, while incipient wetness method led to a Fenofibrate loading up to 300 g drug /mgsilica in 48 hours of impregnation. A low degree of crystallinity (about 1%) comparable for both impregnations methods was obtained.
Le procédé d’imprégnation en milieu supercritique est une alternative « propre » à l’imprégnation par voie liquide. Entre autres applications, les procédés d’imprégnation peuvent être utilisés pour l’élaboration de systèmes de délivrance de médicaments appliqués aux domaines pharmaceutique et médical. Cette étude porte sur l’élaboration de systèmes de délivrance de médicaments en utilisant l'imprégnation supercritique des principes actifs sur deux types de supports : des matrices polymériques (lentilles intraoculaires) et des matrices poreuses (silice mésoporeuse). Dans le premier cas, des lentilles polymériques intraoculaires (IOLs), utilisées pour la chirurgie de la cataracte, ont été imprégnées par un anti-inflammatoire (Dexaméthasone 21-phosphate disodium: DXP) et un antibiotique (Ciprofloxacine: CIP). Plus particulièrement, deux types de lentilles ont été étudiés : des IOLs rigides à base de PMMA et des IOLs souples à base de P-HEMA. Les expériences d'imprégnation supercritique ont été effectuées en mode batch et les taux d'imprégnation ont été déterminés par des études de cinétique de relargage des principes actifs dans une solution simulant l’humeur aqueuse. L’influence des conditions opératoires sur l’efficacité de l’imprégnation a été étudiée en réalisant des expériences d’imprégnation préliminaires suivies par des plans d’expériences. Des lentilles transparentes présentant une imprégnation effective ont été obtenues. Les taux d’imprégnation les plus élevés obtenus pour l’imprégnation du DXP et CIP dans le PMMA sont de 18,3 et 2,8 gdrug /mgIOL respectivement et les taux d’imprégnation les plus élevés obtenus pour l’imprégnation du DXP et CIP avec le P-HEMA sont de 14,5 et 4,1 gdrug /mgIOL respectivement. Ces résultats indiquent une plus grande affinité du DXP pour les PMMA et P-HEMA IOLs que pour la CIP, ce qui a été confirmé par les valeurs du coefficient de partage obtenus. En dépit de la faible solubilité de chaque principe actif dans la phase fluide, une imprégnation homogène et en profondeur dans les IOLs (PMMA et P-HEMA). Un relargage prolongé dans le temps durant 40 jours a été obtenu pour la plupart des expériences d'imprégnation (pour les deux types d'IOLs). Dans le second cas, une silice mésoporeuse a été utilisée comme support d’imprégnation pour un médicament faiblement hydrosoluble (Fénofibrate), afin d’augmenter sa cinétique de dissolution. L’imprégnation supercritique a été effectuée avec le CO2 pur en faisant varier la pression entre 10 et 20 MPa et les conditions de dépressurisation (rapide et lente). Tandis que l’imprégnation supercritique a permis d’obtenir des taux d’imprégnation pouvant atteindre 485 gdrug/mgIOL durant 120 min d’imprégnation, l’imprégnation conventionnelle a permis d'obtenir des taux de 300 gdrug/mgsilica après une imprégnation de 48 heures. Un faible degré de cristallinité (de l’ordre de 1%) comparable pour les deux techniques d’imprégnation a été obtenu.
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Dates et versions

tel-01412330 , version 1 (08-12-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01412330 , version 1

Citer

Abir Bouledjouidja. SUPERCRITICAL FLUID IMPREGNATION FOR THE ELABORATION OF SUSTAINED RELEASE DRUG DELIVERY. Environmental Engineering. Aix-Marseille université; Sciences de l'environnement 2016. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01412330⟩
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