Elaboration de dispositifs médicaux ophtalmiques à libération contrôlée de médicaments par imprégnation supercritique

Elaboration of sustained-release drug delivery ophthalmic medical devices through supercritical impregnation

• Auteur / Autrice : Kanjana Ongkasin
• Direction : Elisabeth Badens, Yasmine Masmoudi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Génie des procédés
• Date : Soutenance le 11/12/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Tassaing
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martial Sauceau, Michel Jullien, Arnaud Rigacci
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Casimiro Mantell, Feral Temelli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ophtalmie

Technique de la production

Mots clés libres

Imprégnation supercritique

Systèmes à libération contrôlée de médicaments

Dispositifs médicaux ophtalmiques

Implants intraoculaires imprégnés

Endophtalmie

Opacification de la capsule postérieure

Supercritical impregnation

Sustained-Release drug-Delivery systems

Ophthalmic medical devices

Impregnated intraocular lenses

Endophthalmitis

Posterior capsule opacification

Résumé

Les technologies utilisant le CO2 supercritique sont considérées comme des alternatives vertes et éco-responsables pour la formulation de médicaments et le traitement de dispositifs médicaux. Ce travail de thèse a pour objectif de développer des dispositifs médicaux ophtalmiques innovants pour prévenir deux complications postopératoires de la chirurgie de la cataracte, l’endophtalmie et l’opacification de la capsule postérieure. Parmi d'autres procédés, l'imprégnation supercritique a été sélectionnée pour incorporer des principes actifs ophtalmiques dans des implants intraoculaires (IOLs) disponibles dans le commerce et largement utilisés pour la chirurgie de la cataracte. Une action ciblée des médicaments avec une libération prolongée directement dans les zones potentiellement affectées peut être atteinte sans nécessiter d'interventions médicales supplémentaires. L’imprégnation supercritique d’IOLs acryliques hydrophobes et souples a été étudiée en faisant varier les conditions opératoires de pression (8 à 25 MPa), de température (308 à 328 K) et de durée (30 à 240 min). L'influence de l'utilisation de l’éthanol comme co-solvant a également été évaluée. La cinétique de relargage du médicament extit{in vitro} a été suivie pour déterminer les taux d'imprégnation. Afin de rationaliser l’influence des phénomènes concomitants gouvernant l’imprégnation, les comportements thermodynamiques des systèmes impliqués, polymère/ CO2 et médicament/CO2, ont été étudiés. L’implantation des dispositifs médicaux imprégnés dans des sacs capsulaires de donneurs humains ont montré le potentiel clinique de ces implants à libération prolongée innovants

Supercritical CO2 technologies are arisen as green and eco-responsible alternatives for drug formulation and medical device processing. The present PhD work aims to develop innovative ocular therapeutic medical devices to mitigate two post-operative complications of cataract surgery, endophthalmitis and posterior capsule opacification. Among other processes, supercritical impregnation was selected to load commercially available intraocular lenses (IOLs) commonly used in cataract surgery with ophthalmic drug components. A targeted action of drug molecules can be therefore achieved through a sustained release directly at the potential affected zones without requiring subsequent medical interventions. Supercritical impregnation of foldable hydrophobic acrylic IOLs was studied by varying the operating conditions of pressure (8 to 25 MPa), temperature (308 to 328 K) and impregnation duration (30 to 240 min). The influence of using ethanol as a co-solvent was also evaluated. In vitro drug release kinetics were studied and used to determine the impregnation yields. In order to rationalize the influence of the concomitant phenomena governing impregnation, thermodynamic behaviors of the involved systems, polymer/CO2 and drug/CO2 were studied. {Ex vivo} implantation of methotrexate impregnated IOLs on human donor capsular bags shown fibrosis reduction by inhibiting epithelial-mesenchymal transformation highlighting the potential of the innovative sustained-release drug-delivery IOLs to become of clinical relevance