Optimisation de la formulation galénique en vue de limiter la quantité de conservateur dans les produits topiques

Optimization of galenic formulation in order to limit the amount of preservative in topical products

• Auteur / Autrice : Vincent Grandjon
• Direction : Pascal Le Corre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et sciences de la santé
• Date : Soutenance le 13/07/2016
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : comue : Université Bretagne Loire (2016-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conservateurs (pharmacie)

Pharmacie galénique

Surfactants

Équilibre hydrophile-lipophile

Agents anti-infectieux

Mots clés libres

Conservateurs

Caprate/caprylate de glycérol

Tensioactifs

Antimicrobien

Structure-Activité

Hlb

Emulsion

Tête polaire hydrophile

Preservatives

Glyceryl Caprate/caprylate

Surfactants

Antimicrobial agents

Structure-Activity

Hlb

Emulsion

Polar hydrophilic head

Résumé

Aujourd’hui, l’impact des conservateurs sur l’homme est remis en question. Il a été entrepris de mieux comprendre les agents antimicrobiens d’un point de vue physico-chimique pour fournir des règles de formulation, qui pourront être utilisées pour proposer à nos laboratoires de formulation des alternatives aux antimicrobiens classiquement utilisés. Ce travail a consisté en la compréhension des caractéristiques structurelles de molécules ayant, entre autre, des propriétés antimicrobiennes ; l’analyse des mécanismes physico-chimiques qui relient ces caractéristiques structurelles à leurs propriétés ; l’optimisation, à la lumière de ces informations, de la formulation de ces molécules. L’étude des familles chimiques, complétée par une étude plus large reliant la modélisation QSAR aux propriétés antimicrobiennes, a permis de conclure que certaines familles d’alcools et dérivés sont des alternatives de choix aux antimicrobiens usuels. Les caractéristiques permettant les meilleures performances étant : une structure asymétrique marquée ; une tête polaire comportant deux groupements hydrophiles, type diol ou mono glycéride ; une longueur de chaîne apolaire comprenant entre 6 et 12 carbones, avec un optimum entre 7 et 10 carbones ; le calcul du HLB résultant de ces caractéristiques donne un HLB compris entre 7 et 11. Les dérivés acides ou la famille des décanols ont permis de préciser l’intérêt d’une insaturation ou la présence d’un β-hydroxy. L’impact de la formulation d’une molécule modèle, le caprate/caprylate de glycérol a montré que dans une émulsion directe, les tensioactifs hydrophiles piègent dans leurs micelles l’actif, ce qui induit une diminution de l’activité antimicrobienne. L’épaisseur hydrophile des têtes polaires empêchent le passage de l’actif en dehors de la micelle vers le micro-organisme. Il est donc recommandé d’utiliser la quantité de tensioactif utile pour tapisser sans excès la surface des gouttes d’huiles. L’épaisseur des têtes polaires hydrophile peut être réduite en sélectionnant les tensioactifs, par exemple des ioniques phosphatés. D’autres paramètres ont été démontrés comme influant, dans une moindre mesure : il est recommandé de privilégier les gélifiants aux tensioactifs lors de l’élaboration d’une texture, d’optimiser le taux d’actif antimicrobien sur taux d’huile et d’utiliser de préférence des huiles peu solvantes de l’actif.

Nowadays, preservatives in personal care are obviously a current issue. The aim of this study was to find out rules for molecular design and formulation conception dealing with a physico-chemistry point of view, in order to avoid classic preservatives. We have studied on structural features for antimicrobial activity and their behaviors in direct emulsions. After studies of various structural families, and a wide QSAR analysis, the result was that molecule with one or two alcohol groups are among the better antimicrobial agents. Especially, we focus on some characteristics, which improve considerably the antimicrobial activity : an asymmetric structure ; a two-hydroxylated polar head like diols or monoglycerids ; the main hydrocarbon tail should contain between 6 and 12 carbons with an optimum between 7 and 10 ; with these characteristics, the HLB value must be located between 7 and 11. An unsaturated bond in a linear chain or a β-hydroxylated group leads to an increase of decontamination. The impact of the formulation in direct emulsions of a model molecule, glycerol octanoate/decanoate, seemed to show that hydrophilic surfactants trap in their micelles the active product, which induces a decrease of the antimicrobial activity. The hydrophilic thickness of polar heads prevents the passage of the active product beyond the micelle to the micro-organism. It is therefore recommended that the quantity of surfactant used to create and stabilize the drops of oil be reduce to a minimum. The hydrophilic thickness of polar heads may be reduced by selecting the surfactants, for example an ionic phosphate. Other parameters have been demonstrated as affecting, to a lesser extent: it is recommended polymers and micro gels are used rather than surfactants in the preparation of a texture to customize the ration antimicrobial on oil and to use preferably non-polar oil.