Encapsulation de la myoglobine dans des microsphères de poly(epsilon-caprolactone) : étude des paramètres de formulation et de procédé sur les propriétés des particules et sur l’intégrité protéique

Myoglobin encapsulation in PCL-microspheres : study of formulation and process parameters on particle properties and protein integrity

• Auteur / Autrice : Émilie Ruffin
• Direction : Stéphanie Briançon, Claire Bordes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie galénique
• Date : Soutenance le 23/04/2010
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Marcillat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Agnely
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Odile Chambin, Jacky Kister

Mots clés

Mots clés contrôlés

Encapsulation (chimie)

Conductimétrie

Myoglobine

Microsphères (pharmacie)

Mots clés libres

Microsphères

Myoglobine (Mb)

Émulsion multiple

Spectrométrie UV/Vis

Intégrité protéique

Biocapteur conductimétrique

Microspheres

Myoglobin (Mb)

Multiple emulsion

UV/Vis spectrometry

Protein integrity

Conductometric biosensor

Résumé

L'encapsulation de protéines pose de nombreuses difficultés liées à leurs propriétés physicochimiques, leur sensibilité aux conditions environnementales et opératoires. La structure 3D spécifique de chaque protéine étant directement liée à son activité biologique, un contrôle de l'intégrité protéique est indispensable pour assurer l'efficacité et la sécurité des systèmes formulés. Dans cet optique, l'encapsulation par émulsion multiple a été appliquée à une protéine modèle : la myoglobine (Mb). Le but de cette thèse a été l'étude du procédé d'encapsulation à travers 3 objectifs. Le premier fut d'étudier l'influence de paramètres de formulation sur les propriétés des particules obtenues et sur la conformation de la Mb. Les mesures en spectrométrie UV/Vis. et le calcul des principaux rapports d'absorbance ont constitué une méthode de contrôle fiable et rapide. Le second fut de valider la pertinence et de montrer les limites de cette méthode en la comparant à une seconde méthode utilisant des mesures conductimétriques. Enfin, l'étape de solidification des particules par élimination du solvant ainsi que le changement de solvant ont été étudiés.. Des microsphères creuses de 15μm avec un rendement d'encapsulation de 36% ont pu être obtenues tout en maintenant la conformation native de la Mb. L'emploi de polymère de masse moléculaire élevée et un taux d'élimination de solvant trop rapide sont 2 paramètres altérants significativement la protéine. Ces travaux ouvrent la voie au développement de transporteurs d'O2 utilisables par exemple dans le cas de pathologies musculaires

Protein encapsulation results in several problems related to their physicochemical properties, their sensitivity to environmental conditions and operating procedures. The specific 3D structure being directly linked to their biological activity, monitoring of protein integrity is crucial to ensure the efficacy and security of formulations. In this context, the multiple emulsion method was applied to a model protein: myoglobin (Mb). The aim of this thesis was to study the encapsulation process through 3 objectives. The first was to study the influence of formulation parameters on the particle properties and the conformation of Mb. Measurements by UV/Vis. spectrometry and calculation of key absorbance ratios established a reliable and rapid method for protein monitoring. The second was to validate the pertinence and show the limits of this method by comparing it to a second one using conductimetry measurements. Finally, the particle solidification by solvent removal and the solvent exchange were studied. The process maintains the Mb native conformation in Hollow microspheres of 15μm in diameter and an encapsulation efficiency of 36% were obtained, while keeping intact the Mb native conformation. The use of high molecular weight polymer and a fast solvent removal rate are 2 parameters inducing significant protein alteration. This work paves the way for the development of O2 carriers for muscular diseases for example