Modification chimique de la pectine : synthèse, caractérisations et applications en formulation galénique

Chemical modification of pectin : synthesis, characterizations and applications in drug delivery systems

• Auteur / Autrice : Joaquim Mahé
• Direction : Jean-Pierre Couvercelle, Odile Chambin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/11/2019
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne (ICMUB) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Claire Venier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elias Fattal, Claire-Hélène Brachais
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elias Fattal, Michel Grisel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallographie

Minéralogie

Pectine

Mots clés libres

Pectine

Formulation galénique

Biopolymère

Modification chimique

Pectin

Drug delivery system

Biopolymer

Chemical modification

Résumé

Actuellement, les études portant sur les polymères biosourcés comme les polysaccharides ne cessent de s’accroitre. En effet, ils apparaissent comme une alternative intéressante aux polymères pétrosourcés pour protéger notre environnement. Dans ce contexte, nos travaux ont été réalisés sur la pectine qui est un polysaccharide exclusivement d’origine végétale. Principalement composée dechaînes linéaires de monomères d'acide α-D-galacturonique, la pectine présente de nombreuses propriétés qui en font un bon candidat pour des applications pharmaceutiques. Cependant son utilisation reste limitée en raison de son caractère hydrophile. L’hydrophobisation de la pectine apparaît alors comme une réponse à cette problématique. La pectine a donc été modifiée par réaction d’estérification sur les groupements hydroxyles en utilisant de l'anhydride octénylsuccinique, apportant des chaines hydrophobes. Une caractérisation exhaustive a confirmé le greffage sur le squelette de la pectine (RMN1H, ATG, IR-FT, …). Ensuite, les pectines modifiées, avec différents taux de substitution, ont été utilisées pour développer des microsphères pour la voie orale et des films plastifiés pour une applicationcutanée. Afin d’évaluer l’intérêt de ces formulations, elles ont été chargées en curcumine, molécule modèle à caractère hydrophobe. Les pectines modifiées permettent d’obtenir des formulations avec des propriétés structurales conduisant à des cinétiques de libération différentes de celles de la pectine native. Toutefois, la modification doit être limitée afin de permettre la gélification nécessaire à la fabrication des formes galéniques testées.

Currently, the interest in studying biosourced polymers such as polysaccharides has widely increased.Indeed, these materials are an interesting alternative to the petroleum derivatives polymer, to protectour environment. In this context, our work was conducted on pectin, which is a polysaccharideexclusively of plant origin. Mainly composed of linear chains of a 1,4-D-galacturonic acid monomers,pectin has many interesting properties that make it a good candidate for drug delivery systems.However, the high-water solubility of pectin reduces its ability to control drug release. Thus, the aim ofthis work was to increase the hydrophobicity of a natural pectin by chemical modification of thebackbone hydroxyl groups. This work presents an esterification route using octenyl succinic anhydridein order to graft hydrophobic segments on the polymeric backbone. The confirmation of the graftingand the rate of substitution was carried out using 1H NMR, TGA and FTIR. Then, the modified pectinsbearing different substitution rates, were used to develop new biomaterials for the formulation of drugdelivery systems (microspheres for the oral route and plasticized films for cutaneous application). Thenew formulations were loaded with curcumine which is hydrophobic drug model. Formulations obtainedfrom modified pectins show specific structural properties and lead to release kinetics different fromthose of the native pectin formulations. However, the modification rate has to be controlled in order toauthorize the ionotropic gelation to occur and the manufacturing of well-defined drug delivery systems.