Effet de la stérilisation par électrons accélérés sur les COC et sur l'impact des interactions avec des molécules actives

Effect of electron beam radio-sterilization on cyclo olefin copolymers and its impact on the interactions with active molecules

• Auteur / Autrice : Hala Barakat
• Direction : Najet Yagoubi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacotechnie et biopharmacie
• Date : Soutenance le 24/01/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Innovation Thérapeutique : du Fondamental à l'Appliqué (Châtenay-Malabry, Haut-de-Seine ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Matériaux et santé (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Cardot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Najet Yagoubi, Philippe Cardot, Anne-Marie Riquet, Éric Postaire, Arlette Baillet, Yvette Ngono-Ravache, Caroline Aymes-Chodur
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Marie Riquet, Éric Postaire

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie en phase liquide à hautes performances

Adsorption

Polymères -- Détérioration

Mots clés libres

Copolymères d’oléfines cyclique (COC)

Stérilisation

Électrons accélérés

Scission

Oxydation

Chromatographie liquide haute performance à polarité de phases inversée

Chromatographie d’exclusion stérique

Spectroscopie infra rouge à transformée de Fourier

Rugosité de surface

Mouillabilité

Composés de faible masse molaire

Vieillissement

Compatibilité

Interactions

Sorption

Migration

Toxicité

Cyclo olefins copolymers (COC)

Sterilization

Electrons beam

Scission

Oxydation

Reversed phase high performance liquid chromatography

Size exclusion chromatography

Fourier transformed infrared spectroscopy

Surface roughness

Wettability

Low molecular weight compounds

Ageing

Compatibility

Interactions

Sorption

Migration

Toxicity

Résumé

L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier l’effet de la stérilisation par électrons accélérés sur les copolymères d’oléfines cycliques (COC), utilisés comme conditionnement de produits pharmaceutiques, ainsi que son impact sur les interactions avec des formulations pharmaceutiques. Grâce à la méthodologie analytique adoptée qui a fait appel à différentes techniques de caractérisation, telles que la chromatographie d’exclusion stérique, la chromatographie liquide haute performance à polarité de phases inversée, la spectroscopie infra rouge à transformée de Fourier, la microscopie à force atomique et les mesures d’angles de contact, nous avons pu mettre en évidence différents types de modifications dans le volume et sur la surface du matériau après stérilisation ainsi qu’après vieillissement. La modification principale du dans la masse du matériau, observée à la dose réglementaire de stérilisation (25 kGy), est la scission des chaînes du polymère, qui s’accompagne de la création de composés de faible masse molaire, donc de migrants potentiels risquant d’influencer la sécurité d’emploi des COC. En effet, certains de ces composés ont été retrouvés avec une concentration relativement importante dans les solutions de mise en contact avec les COC stérilisés, et notamment en solution aqueuse. Toutefois, l’étude préliminaire de toxicité a montré l’absence de cytotoxicité des extractibles obtenus à la dose de la stérilisation.Les modifications relatives à la surface des COC radio-stérilisés sont, quant à elles, de deux natures : physique avec une augmentation de la rugosité de surface et chimique avec la formation de produits d’oxydation polaires ; ces deux types de modifications conduisent à l’augmentation de la mouillabilité de surface. Cependant dans certains cas, notamment après vieillissement, ces modifications sont relativement faibles, même à des doses supérieures à celle préconisée pour la stérilisation, ce qui peut être corrélé à l’absence de l’effet de l’irradiation sur le comportement des COC vis-à-vis des solutions médicamenteuses. En effet, aucune variation de la sorption des principes actifs choisis n’a été montrée entre les COC irradiés et non irradiés vieillis.

The aim of this work was to study the effect of electron beam radio-sterilization on cyclo olefins copolymers (COC) used as pharmaceutical storage materials, as well as to investigate its impact on the interaction with pharmaceuticals formulations. Due to the analytical methodology used which dealt with different techniques of characterization such as size exclusion chromatography, reversed phase high performance liquid chromatography, Fourier transformed infrared spectroscopy, atomic force microscopy and contact angle measurements, we have been able to put into evidence different kinds of modifications both in the bulk and on the surface of the sterilized material and also after ageing.The principal modification of material’s bulk, observed at the recommended dose for sterilization (25 kGy), was polymer chains scissions, accompanied with creation of low molecular weight compounds, that are potentials migrants that risk to affect the safe use of COC. Indeed, some of these compounds have been found with a relatively important concentration in the solutions where sterilized COC was stored, especially in aqueous solutions. However, the preliminary study of toxicity has shown the absence of cytotoxicity of the extractables obtained at the sterilization dose.Surface modifications of radio-sterilized COC are of two types: a physical one, with an increase of the surface’s roughness and a chemical one with the formation of polar oxidation products; these two modifications result in an increase of surface’s wettability that may be important. However, in some cases such as for aged samples, these modifications are relatively weak even at doses higher than the one recommended for sterilization, which can explain the absence of the effect of radiation on the behavior of COC towards drug solutions. Indeed, no variation of drug sorption has been observed between aged COC irradiated and none irradiated.