Développement du procédé de prilling à l'échelle du laboratoire, application à l'encapsulation d’une protéine

Development of prilling process at the laboratory scale, application to protein encapsulation

• Auteur / Autrice : Thao-Quyen Nguyen-Pham
• Direction : Marie-Claire Venier-Julienne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Pharmaceutiques
• Date : Soutenance le 20/03/2020
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Micro et nanomédecines biomimétiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Micro et Nanomédecines Biomimétiques / MINT
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Faivre, Sophie Girod-Fullana, Lazhar Benyahia, Benjamin Nottelet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Faivre, Sophie Girod-Fullana

Mots clés

Mots clés contrôlés

Copolymère d'acide poly(lactique-co-glycolique)

Dissertation universitaire

Préparation de médicament

Microencapsulation

Particules (matière)

Mots clés libres

Prilling

Plga

Microparticules

Microencapsulation

Prilling

Plga

Microsphere

Microencapsulation

Résumé

L’objectif de cette thèse est de développer des microparticules biodégradables PLGA par le procédé de prilling en vue de proposer une forme à libération de protéine. Un modèle simulant le procédé de prilling a été proposé pour étudier le comportement des gouttelettes de solution de polymère lors de leur chute dans des milieux d’extraction receveurs complexes. Les paramètres critiques qui influencent le comportement des gouttelettes ont été identifiés, tels que le rapport de viscosité entre la solution de polymère et le milieu d'extraction, les propriétés du milieu d'extraction et de la solution de polymère (viscosité, densité) et la capacité de diffusion du solvant liée à la composition du milieu receveur. Ces paramètres critiques ont été ajustés et transposés au procédé de prilling. Les solvants du polymère ont été sélectionnés parmi les solvants les moins toxiques (classe 3) à savoir le DMSO, l'acétate d'éthyle et l'acétone. Des particules sphériques, monodisperses d'un diamètre d’environ 120 μm ont été obtenues avec un rendement de fabrication environ 80 - 90%. L'encapsulation d'une protéine modèle, le lysozyme, a été adaptée au procédé en précipitant la protéine directement dans la phase organique afin d'éviter l’étape de centrifugation, non envisageable dans le cadre d’une production pharmaceutique en conditions aseptiques. L'efficacité d'encapsulation de la protéine active est environ 85%, mais l’étape de précipitation de la protéine doit être optimisée dans le contexte de ce procédé de fabrication pour limiter les pertes lors de l’étape de filtration avant d’envisager l’étude des profils de libération de la protéine modèle puis d’une protéine thérapeutique.

The aim of this thesis is to develop biodegradable PLGA microparticles using the prilling process for a protein sustained release application. A model simulating the prilling process was developed to study the behavior of polymer solution droplets falling into complex extraction media. Critical parameters that influenced the droplet behavior were identified, such as the polymer solution/extraction medium viscosity ratio, extraction medium and polymer solution properties (viscosity, density) and solvent diffusion related to the composition of the extraction medium. These critical parameters were adjusted and transposed to the prilling process. The organic solvents of the polymer were mixtures of class 3 solvents suchas DMSO, ethyl acetate and acetone. Spherical and monodispersed particles with a diameter of about 120 μm were obtained with a production yield about 80 - 90%.The encapsulation of a model protein (lysozyme) was adapted to the process to precipitate directly the protein in the organic phase to avoid a centrifugation step, which is not acceptable in aseptic pharmaceutical production. The encapsulation efficiency of the active protein was about 85%. The protein precipitation step had to be optimized for the prilling process to limit the protein lost during the filtration step before to study the protein release profile for the model and for a therapeutic protein.