Brevet FR2514261A1 — publié le 19830415

La présente invention concerne un nouvelle composition pour l'enrobage des aliments et des médicaments qui est stable dans un milieu dont le p H est supérieur ou égal à 5,5 et qui permet la libération de la substance biologiquement active dans un milieu dont le p H est inférieur ou égal à 3,5. En particulier, lorsqu'on administre à des ruminants certaines substances biologiquement actives (médicaments, aliments enrichis), il se produit lors du passage dans le rumen une destruction enzymatique de ces substances favorisée par le temps de séjour (quelques heures à plusieurs jours) et par le p H (compris entre 5 et 6). Il importe donc de pouvoir protéger ces substances biolo- giquement actives par des enrobages qui soient stables à un p H supérieur ou égal à 5, c'est-à-dire qui soient stables dans la panse des ruminants, qui résistent à la dégradation par les microorganismes et qui permettent la libération des substances biologiquement actives dans une partie de l'ap- pareil digestif plus particulièrement dans la caillette dont le p H est inférieur ou égal à 3,5 Alors que la durée de la protection dans la panse doit être relativement longue (plusieurs heures à quelques jours), la libération de la substance active doit s'effectuer en un temps relativement court (quelques minutes à 1 ou 2 heures). Pour obtenir un tel résultat, il est avantageux de disposer de polymères, utilisables pour l'enrobage des substances actives, dont la structure est telle qu'ils sont insolubles dans le rumen à un p H compris entre 5 et 6, mais solubles, dispersés ou fortement gonflés ensuite dans la caillette à un p H inférieur à 3,5, pour libérer le produit actif. Dans ce domaine, il a été proposé d'utiliser, entre autres, des copolymères de l'anhydride maléique avec un autre monomère, modifiés par action d'une diamine primaire tertiaire sur les groupements anhydrides, formant ainsi des groupes imides aminés qui apportent la solubilité souhai- tée (brevet français 1 536 774) Des dérivés cellulosiques aminés sont également connus; il sont obtenus à partir d'un dérivé non saturé de cellulose (éther, ester) sur lequel on fait réagir un composé azoté conte- nant un atome d'hydrogène mobile, tel que pipridine, morpholine, amine secondaire (brevet franqais 69 30562/2081320). Par ailleurs> dans les brevets britannique 1 137 214, australien 454 117 et belge 865 654 et la demande sud-africaine 70 04813 ainsi que dans les brevets franqais 74 33108/2246572 et américain 3 341 505 sont décrits des copolymàres de a) un monomère éthylénique neutre commne l'acrylate ou le méthacrylate de méthyle, le styrène, 1 ' acrylonitrile, l'acétate de vinyle, et b) un monomère éthylénique portant un groupement azoté basique comme l'acrylate ou le méthacrylate de diéthylaminoéthyle, l'tacrylate ou le méthacrylate de t butylaminoéthyle, le méthacrylate de morpholinoéthyle ou les vinylpyridines. Pour enrober des aliments destinés à la nourriture des ruminants, il a été proposé d'utiliser des copolymères styrène-vinyl- pyridine contenant des substances hydrophobes choisies parmi les acides gras contenant 12 à 32 atomes de carbone ou des acides polycarboxyliques comprenant 10 à 22 atomes par groupe carboxyle qui améliorent la protec- tion en diminuant la susceptibilité globale de la pellicule d'enrobage aux milieux aqueux de caractère faiblement acide (brevet français 78 23966/ 2401620) Dans de telles compositions d'enrobage, la substance hydrophobe permet de diminuer la mouillabilité du polymère mais reste sans influence sur la libération du principe actif au milieu acide. Il a maintenant été trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, que l'on obtient une composition permettant l'enrobage d'une substance biologiquement active en associant à un copolymère sensible aux variations du p H un polymère insensible aux variations du p H et éventuellement un acide organique, le second polymère favorisant la libération de la substance active à un p Hli compris entre 1 et 2,5 et diminuant l'extractibilité du produit actif en milieu aqueux. Le copolymère sensible aux variations du p H est choisi parmi les copolymères du styrène avec les vinylpyridines telles que la vinyl-2 ou la vinyl-4 pyridine ou les alcoylvinylpyridines comme la méthyl- 2 vinyl-5 pyridine Dans ces copolymères, la teneur en styrène est comprise entre 5 et 70 % et de préférence entre 5 et 50 %, les meilleurs résultats étant obtenus avec des copolymères dont la teneur en styrène est comprise entre 10 et 40 % . 14261 Le copolymère u Lilisable dans l'enrobage selon Ia présente invention est caractérisé par un poids moléculaire compris entre 000 et 700 000 et de préférence entre 150 000 et 500 000. Selon la présente invention, le polymère insensible aux variations du p H, entrant dans l'enrobage, doit présenter comme caractère es- sentiel celui d'être insoluble dans l'eau. Par ailleurs, il est sans importance qu'il y ait ou non compatibilité du polymère non hydrosoluble avec le copolymère styrène- vinylpyridine La compatibilité peut être définie par l'aspect d'un film obtenu à partir d'une solution homogène d'un mélange en quantités égales du copolymère et du polymère: il y a incompatibilité lorsque l'observation à l'oeil nu du film/montre la presence de zones correspondant à chacun des constituants. Parmi les polymères non hydrosolubles, qui peuvent être utlisés pour la préparation de la composition d'enrobage selon l'invention, peuvent être cités: l'acétobutyrate de cellulose, l'éthylcellulose, le propionate de cellulose, le caoutchouc chloré, la polycaprolactone ou le polystyrène. Les meilleurs résultats sont obtenus avec l'acétobutyrate de cellulose. L'adjonction du polymère non hydrosoluble dans la compo- sition permet de réaliser l'enrobage de substances actives en utilisant des quantités moins importantes d'enrobant tout en ayant un enrobage de qualité correcte en particulier lorsque l'encapsulation s'effectue selon la technique de lit fluidisé La quantité d'enrobant peut être jusqu'à 50 7 inférieure à celle qui serait nécessaire sans adjonction de polymère. La quantité de polymère ajouté est fonction de la sensi- bilité en milieu acide du copolymère et de sa composition Le polymère- non hydrosoluble peut représenter de o 10 à 75 % en poids du mélange des polymères. En utilisant comme polymère non hydrosoluble, l'acéto- butyrate de cellulose, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la quantité de polymère ajouté représente 20 à 40 % en poids du mélange des polymères. Par ailleurs, l'adjonction du polymère non hydrosoluble permet une libération plus rapide de la substance active dans un milieu dont le p H est voisin de ou inférieur à 2,5. Il a également été trouvé que la composition d'enrobage pouvait être améliorée en incorporant un-diacide organique (tel que les acides phtaliques, oxalique, malonique ou succinique) ou l'acide benzo que Cette addition facultative permet une amélioration de la libération de la subs- tance active jusqu'à p H 3 Cependant l'addition d'un acide tel que défini précédemment favorise également l'extraction de la substance active en milieu aqueux En conséquence la quantité d'acide ajouté conditionne la quantité de polymère non hydrosoluble qui doit être introduit dans la composition afin de conserver une faible extractibilité en milieu aqueux et une amélioration de la libération de la substance active en milieu acide La quantité d'acide ajouté peut représenter jusqu'à 50 % en poids du copolymère mis en oeuvre. Selon la présente invention, d'autres adjuvants peuvent être introduits dans la composition d'enrobage afin d'en faciliter sa mise en oeuvre selon les techniques utilisées Parmi ces adjuvants peuvent être cités des plastifiants, tels que le phtalate de butyle ou d'octyle l'adipate de dibutyle ou de di(éthyl-2 hexyle) ou des agents antistatiques, tels que des sels d'ammonium quaternaires ou la N-acétyléthanolamine, ou des colorants. La composition d'enrobage est généralement obtenue en dissolvant le copolymère et le polymère non hydrosoluble dans un solvant organique tel que le tétrahydrofuranne ou dans un mélange de solvants organiques tel que le mélange acétone-dichloréthane A la solution obtenue, peuvent être ajoutés d'autres adjuvants tels que des plastifiants ou des colorants ou, en parti- culier lorsque l'encapsulation est effectuée en lit d'air fluidisé, des agents antistatiques. Les compositions selon la présente invention sont particulière- ment utiles pour l'enrobage de substances thérapeutiques et nutritives diverses, telles que des médicaments, des vitamines ou des aminoacides, destinées à être administrées par voie orale à des ruminants Ces substances enrobées sont généralement mélangées à la nourriture des animaux. Ces substances enrobées se présentent de préférence sous forme de granulés constitués d'un noyau central entouré d'une pellicule continue de la composition d'enrobage Cependant, les substances actives peuvent aussi être dispersées dans la composition d'enrobage En général, la substance active représente 60 à 95 % en poids du granulé. 14261 La présente invention concerrne également les granulés constitués de la substance biologiquement active enrobée dans la composition d'enrobage. Les granulés peuvent être obtenus par application des techniques habituelles d'enrobage, telles que l'encapsulation en lit fluidisé ou la coacervation, qui permettent de déposer une pellicule continue de l'enrobant autour d'un noyau qui est constitué essentiellement par la substance active et qui peut être sous forme de granulés. Les granulés obtenus doivent présenter des propriétés mécaniques telles qu'ils soient stables au stockage et lors des manipu- lations, qu'ils ne se détériorent pas lors de la confection des aliments pour les animaux et qu'ils ne soient pas détruits lors de leur absorption par les animaux et en particulier lors de la mastication par écrasement ou broyage. La taille des granulés sera fonction de l'utilisation qui doit en être faite et plus particulièrement sera déterminée en fonction de l'animal auquel ils sont destinés Il est possible d'enrober des granulés dont la taille est comprise entre 0,5 et 5 mmm. D'un intérêt tout particulier sont les granulés qui contien- nent comme principe actif la méthionine dont le rôle est très important dans l'alimentation des animaux et plus précisément des ruminants. Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, illustrent les compositions d'enrobage selon l'invention et leur utili- sation pour la préparation de susbtances actives enrobées. EXEMPLE 1 - On enrobe 400 g de méthionine granulée sous forme de par- ticules sphériques titrant 98 % dont le diamètre est compris entre 0,5 'et 0,63 mm, selon la technique du lit fluidisé, avec 72 g d'un enrobage constitué de 70 parties de copolymère vinyl-2 pyridine-styrène ( 70-30) et de 30 parties d'acétobutyrate de cellulose. On obtient des granulés dont les caractéristiques sont les suivantes titre en méthionine 75,9 % extractible dans l'eau 15,4 % après 16 heures 23,7 % après 48 heures résistance dans le rumen: 78,8 % après 48 heures extractible en milieu acide: à p H 1,5 97,9 % après 15 minutes; 99,9 % après 30 minutes; 99,3 % après i heure à p H 2,5 52,9 % après 15 minutes; 87,4 % après 30 minutes; 100 % après 1 heure à p H 3 6,3 % après 15 minutes; 19,0 % après 30 minutes; 29,3 % après 1 heure A titre de comparaison des granulés préparés à partir de 400 g de méthionine et de 72 g de copolymère vinyl-2 pyridine-styrène présentent les caractéristiques suivantes: titre en méthionine: 82,9 % extractible à l'eau: 20,3 % après 16 heures 31,3 % après 48 heures extractible en milieu acide: à p H 1,5: 45 % en 15 minutes à p H 2,5: 85 % en 60 minutes la présente invention Les granulés obtenus selon/ont été testés sur brebis fistulées La méthionine enrobée est introduite dans le rumen par la fistule Les animaux reçoivent une dose-de 6 g/jour ou de 12 g/jour pendant 5 jours, puis la semaine suivante les animaux ne reçoivent rien -(semaine témoin) L'estimation de la méthionine absorbée se fait par - mesure de l'accumulation au niveau sanguin en fin de semaine Le taux de méthionine sanguin est exprimé en mg de méthionine pour 100 g de sang. A la dose de 6 g/jour, le taux sanguin est de 6,9 mg/100 g de sang et à la dose de 12 g/jour, il est de 13,4 mg/100 o g de sang, alors que, lorsque la méthionine est donnée libre, les taux sanguins sont respecti- vement de 1,32 et 1,61 mg pour 100 g de sang Il en résulte que le taux de méthionine sanguin est multiplié par 8,3 à la dose de 12 g/jour et par 5,3 à la dose de 6 g/jour. La composition d'enrobage est préparée de la manière suivante: Ondisperse 50,4 g de copolymère vinyl-2 pyridine-styrène ( 70-30) et 21,6 g d'acétobutyratç de cellulose dans 1200 cm 3 de tétrahy- drofuranne, puis on ajoute 1,5 g de phtalate de butyle et 0,07 g de colo- rant. 14261- Lorsque la dissolution est totale on ajoute de la N- acétyléthanolamine en quantité suffisante pour que la résistivité de la solution soit inférieure ou égale à 10 6 cm. Cette solution est alors pulvérisée sur la méthionine à enrober dans un appareil permettant l'enrobage en lit d'air fluidisé. Le copolymère vinyl2 pyridine-styrène, utilisé dans la préparation de l'enrobage, est obtenu de la manière suivante: Dans un réacteur de 25 litres; on dissout 14 g de méthyl- cellulose dans 9334 g d'eau distillée La solution est chauffée à 600 C puis on ajoute, en agitant à une vitesse de 150 tours/minute un mélange de 1200 g de styrène, de 2800 g de vinyl-2 pyridine et de 40 g d'azobi- isobutyronitrile. On maintient l'agitation et la température ( 60-630 C) pendant 4 heures 30 La suspension est alors essorée Le poiymère recueilli est lavé à l'eau distillée puis est séché à 600 C sous pression réduite ( 100 mm de mercure; 13,3 k Pa) jusqu'à poids constant. On obtient ainsi 3,630 kg de copolymère styrène-vinyl-2 pyridine ( 28,671,4) qui a une viscosité spécifique de 0,520 (détermination en solution dans le diméthylformamide à 5 g/litre à 230 C) et dont la masse moléculaire en poids est voisine de 410 000. Le taux de polymérisation est de 91 %. L'acétobutyrate de cellulose présente les caractéristiques suivantes Poids moléculaire moyen: 57 000 Taux de groupements acétate: 1,2 butyrate: 1,8 par motif cellulosique EXEMPLE 2 - On opère comme dans l'exemple 1, mais en utilisant 1200 g de méthtonine granulée titrant environ 98 %, on obtient ainsi des granulés dont les caractéristiques sont les suivantes titre en méthionine: 77,5 % extractible dans l'eau à 20 o C: 10,7 % après 16 heures : 21,5 % après 48 heures résistance dans le rumen: 84,1 % après 48 heures extrac Lible en milieu acide: à p Hli 1-,5 99,3 % après 15 minutes; 99,4 % après 30 minutes; 99,7 % après 1 heure à p H 2,5 41,6 % après 15 minutes; 75,7 % après 30 minutes; 88,6 % après 1 heure à p H 3 8,5 % après 15 minutes; 19, 9 % après 30 minutes; 27,9 % après 1 heure Ces granulés sont soumis à un test de mastication chez la brebis fistulée La méthionine protégée est administrée pendant 1 semaine dans la fistule et pendant 1 semaine par addition à l'aliment concentré. Entre ces deux semaines, se situe une semaine correspondant à une période témoin (absence de la supplémentation en méthionine). La différence du taux de méthionine dans le sang est due à l'action de la mastication Un abaissement de 13 à 15 % du taux de méthionine dans le sang est ainsi enregistré. Les granulés ainsi obtenus sont essayés dans la préparation d'un aliment pour poussins à 0,2 % (préparation de 100 kg d'aliment dans un mélangeur "GONDARD") Le pourcentage de méthionine extractible à l'eau dans l'aliment fabriqué correspond à celui obtenu pour la méthionine enrobée initiale; en effet, en 2 heures, le poureentage de méthionine extractible à lleau (par rapport à la méthionine présente) représente 3,8 % pour l'ali- ment alors qu'il est de 4,4 % pour la méthionine enrobée initiale. EXEMPLE 3 - On enrobe 400 g de méthionine granulée sous forme de parti- cules sphériques titrant 98 % dont le diamètre est compris entre 0,5 et 0,63 mm, selon la technique du lit fluidisé, avec 87,1 g d'un enrobage' cons- titué de 57,9 parties de copolymère vinyl-2 pyridine-styrène ( 70-30), 24, 8 parties d'acétobutyrate de cellulose et 17,3 parties d'acide phtalique On obtient des granulés dont les caractéristiques sont les suivantes: titre en méthionine: 75 % extractible dans l'eau à 20 C: 11,3 % après 16 heures 17,8 % après 48 heures résistance dans le rumen: 72,3 % après 48 heures 14261 extractible en milieu acide: 96,4 % après 15 minutes; 96 % ,6 % après 15 minutes; 81,5 29,1 X après 15 minutes: 49,3 à pli 1 5 après 30 minutes; 96,3 % après 1 heure à pli 2,5 % après 30 minutes: 99,1 % après 1 heu: à p H 3 % après 30 minutes: 79,7 après l heu: re re EXEMPLE 4 - On enrobe 400 g de méthionine granulée sous forme de parti- cules sphériques dont le diamètre est compris entre 0,5 et 0,63 mm titrant 98 % avec 72 g d'un enrobage constitué de 70 parties de copolymère vinyl-2 pyridine-styrène ( 90-10) et 30 parties d'acétobutyrate de cellulose, en opérant en lit fluidisé. On obtient ainsi des granulés dont les caractéristiques sont les suivantes: titre en méthionine extractible dans l'eau résistance dans le rumen extractible en milieu acide % après 15 minutes 72,2 % 11,8 % en 16 heures 24,5 % en 48 heures ,5 % après 48 heures à p H 1,5 % après 15 minutes à p H 2,5 % après 30 minutes à p H 3 % après 30 minutes EXEMPLE 5 - On enrobe 400 g de méthionine granulée sous forme de parti- cules sphériques dont le-diamètre est compris entre 0,5 et 0,63 mm, titrant 98 % environ avec 120 g d'un enrobage constitué d'un mélange de 67 parties d'un copolymère méthyl-2 vinyl-5 pyridine-styrène ( 77,4-22,6) et de 33 parties d'éthylcellulose, en opérant en lit fluidisé. On obtient ainsi des granulés dont les caractéristiques sont les suivantes: titre en méthionine extractible dans l'eau : 66,2 % : 11,3 % en 16 heures ,1 % en 48 heures résistance au rumen: 84 % après 48 heures extractible en milieu acide: à p H 1,5 92,6 % après 15 minutes % après 30 minutes à p H 2,5 18 % après 15 minutes 38 % après 30 minutes % après 1 heure à p H 3 26 % après 1 heure A titre de comparaison, des granulés préparés à partir de 400 g de méthionine et de 120 g de copolymère méthyl-2 vinyl-5 pyridine- styrène présentent les caractéristiques suivantes titre en méthionine: 62, 9 % extractible dans l'eau: 14,5 % après 16 heures ,1 % après 48 heures extractible en milieu acide: à p H 1,5: 40 % en 15 minutes à p H 2,5: 35 % en 60 minutes Le copolymère méthyl-2 vinyl-5 pyridine-styrène ( 77-23) peut être préparé de la manière suivante: Dans un réacteur de 25 litres, on dissout 17,5 g de méthylcellulose dans 11 667 g d'eau distillée La solution est chauffée à 600 C puis on ajoute un mélange de 1050 g de styrène, de 3950 g de méthyl-2 vinyl-5 pyridine et de 50 g d'azobisisobutyronitrile Après 4 heures 30 de chauffage à 63 o C tout en agitant à la vitesse de 150 tours/ minute, le-polymère est pris en masse On ajoute 7 litres de diméthyl- formamide après avoir soutiré le liquide surnageant. La solution obtenue est versée dans l'eau à raison de 1 litre de solution pour 10 litres d'eau Le polymère précipité est essoré, lavé à l'eau distillée et séché à 600 C sous pression réduite ( 100 mm de mercure; 13,3 k Pa) jusqu'à poids constant. On obtient ainsi 4200 g de copolymère méthyl-5 vinyl-2 pyridine-styrène ( 77,3-22,6) dont la viscosité spécifique est 0,486 (détermination en solution à 5 g/litre dans le diméthylformamide à 20 OC). Le taux de polymérisation est de 84 %. 14261 REVENDICATIONS 1 Composition pour l'enrobage d'une substance biologiquement active, qui est stable dans un milieu dont le p H est supérieur ou égal à 5 et qui permet la libération de la substance biologiquement active dans un milieu dont le p H est inférieur à 3,5 caractérisé en ce qu'elle est constituée d'un copolymère sensible aux variations du p H et d'un polymère insensible aux variations du p H et éventuellement d'un acide organique et d'adjuvants choisis parmi les plastifiants, les agents antistatiques et les colorants. 2 Composition selon la revendication 1 caractérisé en ce que le copoly- mère sensible aux variations du p H est choisi parmi les copolymères du styrène avec les vinylpyridines. 3 Composition selon la revendication 2 caractérisé en ce que le copo- lymère est choisi parmi les copolymères styrène-vinyl-2 pyridine, styrène- vinyl-4 pyridine, styrène-méthyl-2 vinyl-5 pyridine. 4 Composition selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la teneur en styrène dans le copolymère est comprise entre 5 et 70 %. Composition selon la revendication 1,2 ou 3 caractérisé en ce que le copolymère à un poids moléculaire compris entre 100 000 et 700 000. 6 Composition selon la revendication 1 caractérisé en ce que le polymère insensible aux variations du p H est un polymère non hydrosoluble. 7 Composition selon la revendication 6 caractérisé en ce que le polymère non hydrosoluble est choisi parmi l'acétobutyrate de cellulose, l'éthyl- cellulose, le proptonate de cellulose, le caoutchouc chloré, la polycapro- lactone, le polystyrène. 8 Composition selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'acide organique est choisi parmi les acides phtalique% oxalique, malonique, succinique ou benzolque. 9 Granulés destinés à être administrés par voie orale à des animaux caractérisés en ce qu'ils sont constitués d'un noyau contenant une substance biologiquement active entouré d'une pellicule continue d'une composition d'enrobage selon la revendication 1. 10 Granulés selon la revendication 9 caractérisés en ce que la sub- stance biologiquement active est la méthionine.