Explorer les analyses quantitatives par spectroscopie vibrationnelle dans l'industrie cosmétique et pharmaceutique

Exploring quantitative analysis by means of Vibrational spectroscopy in cosmetic and pharmaceutical industries.

• Auteur / Autrice : Suha Elderderi mohmed abdelrhman
• Direction : Franck Bonnier, Ahmed Elbashir
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 11/07/2022
• Etablissement(s) : Tours en cotutelle avec Université Gezira
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanomédicaments et Nanosondes (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Emond
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Bonnier, Abdalla Elbashir, Ali Tfayli, Abdelilah Beljebbar, Mohammed Abdelrahman
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ali Tfayli, Abdelilah Beljebbar

Mots clés

Mots clés libres

Spectroscopie vibrationnelle

Natural Deep Eutectic Solvents (NADES)

Analytical Quality Control (AQC)

Data mining

Analyses quantitatives

Vibrational spectroscopy

Natural Deep Eutectic Solvents (NADES)

Analytical Quality Control (AQC)

Data mining

Quantitative analysis

Résumé

Les techniques de spectroscopie vibrationnelle (SFV) (absorption infrarouge et spectroscopie de diffusion Raman) sont des outils analytiques non destructifs, non invasifs et sans marquage. Ils sont le plus souvent utilisés pour la caractérisation chimique rapide des matériaux. La SV combinée aux analyses multivariées comme la régression des moindres carrés partiels (PLSR), qui permet d'extraire des informations pertinentes à partir de spectres complexes, est un outil quantitatif prometteur pour un large éventail de domaines. Les objectifs de cette thèse étaient d'explorer les techniques de SV comme méthodes fiables et accessibles pour 1) La quantification de l'eau dans les solvants eutectiques profonds naturels (NADES) comme alternative éco-responsable par rapport aux méthodes de référence actuelles ; 2) Mesurer la concentration d'ingrédients cosmétiques actifs (ICA) dans des formulations cosmétiques complexes (produit final) sans nécessiter de techniques séparative ; 3) Le Contrôle Qualité Analytique (CQA) des solutions thérapeutiques pour alléger la charge de travail dans les hôpitaux et réduire le risque d'exposition du personnel à des produits dangereux. Afin d'atteindre ces objectifs, plusieurs instruments et approches ainsi qu'une variété de protocoles de prétraitement ont été étudiés. Les résultats de cette thèse démontrent le potentiel des techniques de SV pour fournir des résultats quantitatifs fiables. Par ailleurs, les protocoles analytiques développés à l'aide de la spectroscopie infrarouge et Raman s'inscrivent dans les efforts actuels de développement de la chimie verte, qui représente actuellement un axe d'intérêt majeur tant en recherche qu'en milieu industriel (particulièrement en cosmétique). La SV permet la quantification des ICA sans interférence des systèmes complexes d'encapsulation et elle est prometteuse comme outil de criblage industriel pour les produits cosmétiques et pharmaceutiques. De plus, la SV ouvre des perspectives pour le CQA à haut débit pour les solutions thérapeutiques dans les unités de préparation. Le SV permet une identification et une quantification spécifique des agents anticancéreux dans les solutions, et la spectroscopie Raman pourrait également être appliquée directement aux poches de perfusion, permettant ainsi une analyse sans contact.

Vibrational spectroscopy (VS) techniques (infrared absorption and Raman scattering spectroscopy) are non-destructive, non-invasive, and label-free analytical tools. They are most commonly used for rapid chemical evaluation of materials. VS combined with multivariate analysis like partial least squares regression (PLSR), that enables to extract relevant information from complex spectra, is a promising quantitative tool for a wide range of fields. The objectives of this thesis were to explore VS as reliable and cost-effective method for 1) Water quantification in natural deep eutectic solvents (NADES) as an environmentally responsible alternative to gold standard methods; 2) Measuring the concentration of active cosmetic ingredients (ACIs) in complex cosmetic formulations (final product) without the requirement for separation techniques; 3) Analytical Quality Control (AQC) of therapeutic solutions to improve the workflow in hospitals and reduce the risk of exposure of staff members to hazardous products. In order to achieve these objectives, several instrumentals and configurations as well as a variety of preprocessing protocols have been studied. It has been demonstrated the potential of VS to provide reliable quantitative results. Moreover, analytical protocols developed using infrared and Raman spectroscopy are in line with current efforts to develop green chemistry, which currently represents a major focus of interest in both research and industrial environments (especially in the cosmetic industry). VS enables quantification of ACIs without interference from the complex core-shell encapsulating systems and therefore holds promises for industrial screening of cosmetic and pharmaceutical products. Moreover, VS opens perspectives for high throughput AQC for therapeutic solutions in preparation units. VS allows specific identification and quantification of anticancer agents in solutions, and Raman spectroscopy could also be applied directly to infusion bags, thus enabling exposure free analysis.