Valorisation d'un matériau bio-sourcé à usage pharmaceutique : étude de l'acide alginique et de sa fonctionnalité comme nouvel excipient pour compression directe

Development of a bio-sourced material for pharmaceutical use : study of alginic acid and its functionality as a new excipient for direct compression

• Auteur / Autrice : Rihab Benabbas
• Direction : Bernard Bataille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 24/09/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Bataille, Odile Chambin, Éric Beyssac, Ian Soulairol, Bernard Cuq, Martial Sauceau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Odile Chambin, Éric Beyssac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Formes pharmaceutiques

Excipients

Acide alginique

Mots clés libres

Acide alginique

Excipient multifonctionnel

Fonctionnalité des excipients

Compression directe

Co-Processing

Alginic acid

Multifunctional excipient

Functionality of excipients

Direct compression

Co-Processing

Résumé

L’acide alginique et les alginates sont des polysaccharides biosourcés, dont la biocompatibilité, la biodégradabilité et la non-toxicité en font des matières premières largement utilisées dans le domaine médical.La présente étude s’est attachée à la valorisation et à l’analyse des performances fonctionnelles de l’acide alginique pour un usage pharmaceutique comme excipient de nouvel intérêt dans la formulation des comprimés pharmaceutiques et notamment ceux élaborés par le procédé de compression directe.Quatre axes de recherche ont guidé le déroulement de ce travail :1- L’étude de l’acide alginique en compression, en s’intéressant, d’abord au comportement propre de cette matière première lorsqu’elle est soumise à contrainte, ensuite en l’associant de façon binaire aux principaux excipients technologiques liants/diluants présents dans toute formulation de comprimé pharmaceutique et disponibles sur le marché.2- L’identification des relations structure-fonctionnalité de l’acide alginique dans la formulation de comprimés.3- Le développement d’un nouvel excipient co-processé à base d’acide alginique, pouvant présenter les caractéristiques et les performances d’un excipient dit « pour compression directe ».4- L’investigation des performances technologiques et biopharmaceutiques de ce nouveau matériau composite, en l’associant à des principes actifs modèles.Les différents résultats obtenus à travers cette étude montrent l’intérêt de l’acide alginique en tant qu’excipient de compression et mettent en évidence le lien entre les fonctionnalités et les propriétés physico-chimiques de ce polymère. Ils présentent également les différents phénomènes qui régissent le comportement mécanique de la poudre d’acide alginique en compression. Le procédé de « co-processing » conçu et développé dans le présent travail, à l’échelle du laboratoire et consistant en la mise en œuvre d’une granulation humide associant l’acide alginique à de la cellulose microcristalline, s’est avéré être une voie d’amélioration des fonctionnalités de l’acide alginique, nous permettant de disposer d’un matériau, dénommé « Cop AA-MCC » exempt de toute modification chimique, répondant ainsi à la définition même d’un excipient co-processé. Les travaux de caractérisation, d’optimisation et de formulation, menés sur ce nouvel excipient, en comparaison à des excipients commerciaux, nous permettent de conclure à son utilisation future comme nouvel excipient performant pour compression directe.

Alginic acid and alginates are biosourced polysaccharides, whose biocompatibility, biodegradability and non-toxicity make them raw materials widely used in the medical field.The present study is devoted to the analysis and enhancement of the functional performance of alginic acid for pharmaceutical use as an excipient of new interest, and in particular, its application in the formulation of pharmaceutical tablets produced by direct compression process.Four research axes guided the progress of this work:1- Study of alginic acid in direct compression, by being interested, firstly in the proper behavior of this raw material when it is subjected to stress, then by associating it in a binary way with the main technological fillers/binders present in any pharmaceutical tablet formulation and available on the market.2- Identification of structure-functionality relationships of alginic acid in the formulation of tablets.3- Development of a new co-processed excipient based on alginic acid, which potentially owns the characteristics and performance of an excipient "for direct compression".4- Investigation of the technological and biopharmaceutical performance of this new composite material, by associating it with model active ingredients.The different results obtained through this study show the interest of alginic acid as a compression excipient and highlight the link between the functionalities and the physico-chemical properties of this polymer. They also present the different phenomena that govern the mechanical behavior of alginic acid powder in direct compression. The “co-processing” method designed and developed in this work, on a laboratory scale, and consisting on the association of alginic acid with microcrystalline cellulose by wet granulation, has successfully enhanced the functionality of alginic acid, yielding a material called "Cop AA-MCC" free of any chemical modification. Characterization, optimization and formulation work, carried out on this new co-processed excipient, in comparison to commercial excipients, revealed the importance of its use as a new high-performance excipient for direct compression.