Brevet FR2515198A1 — publié le 19830429

La présente invention concerne des microémulsions aqueuses de fluorocarbures. Elle a également pour objet un procédé pour l'obtention de ces microémulsions et leur application à titre de transporteur d'oxygène. I1 est connu que les fluorocarbures conviennent comme transporteurs d'oxygène dans les corps vivants / L. Clark et al. Triangle XIII nO 2 p.85 1973/et que des émulsions de fluorocarbures ont déjà été utilisées comme substituts du sang / Proceedings of the IVth International Symposium on Perfluorochemicals blood substitutes. Ed. Excerpta Medica 1979 /. Dans cette application des fluorocarbures) 1 est nécessaire de fabriquer des émulsions aqueuses stables de ces fluorocarbures de manière à véhiculer l'oxygène dissous dans le fluorocarbure et les sels et métabolites qui sont normalement présents dans le plasma. I1 est connu que la toxicité des émulsions varie avec le pourcentage de particules égales ou supérieures à 0,4 pm. Par ailleurs, plus les particules sont fines, plus les émulsions sont efficaces. I1 est donc important d'avoir des émulsions ayant des dimensions de particules relativement faibles, en tout état de cause inférieures à 0,2 pm, ou mieux encore inférieures à 0,1 pm, de manière à ce qu'elles puissent être compatibles avec la circulation dans l'organisme et être administrées par injection ou perfusion intra-veineuse, On a déjà. proposé des procédés pour l'ob- tention de telles émulsions. Par exemple, le brevet FR 71.31.983 (publié sous le N 2.105.287) concerne un procédé pour l'obtention d'une émulsion d'un fluorocarbure pour injection capable de transporter de l'oxygène, qui consiste à émulsionner une solution aqueuse d'un fluorocarbure avec un agent tensio-actif, à centrifuger l'émulsion aqueuse résultante de façon à diviser les particules de fluorocarbure dans l'émulsion et à stériliser 11 émulsion résultante.L'a gent tensio-actif mis en oeuvre est un copolymère polyéthylène-polyoxypropylène ayant un poids moléculaire compris entre 8200 et 10500, associé à la lécithine du jaune d'oeuf ou à la lécithine des graines de soja. Ce procédé nécessite une opération de centrifugation et ne convient pas à tous les fluorocarbures. Le brevet FR 74.03.244 (publié sous le numéro 2.246.262) concerne une émulsion stable de composé fluorocarboné pouvant transporter de l'oxygène. Cette émulsion stable dans un milieu aqueux physiologiquement acceptable comprend : un composé perfluorocarboné, un phospholipide et au moins un composé d'acide gras comme adjuvant d'émulsification. Cette émulsion est -préparée par mélange sous pression élevée. La demande de brevet DE-OS 2.224.182 concerne un procédé pour la fabrication d'émulsion stable de particules de fluorocarbures ; ce procédé consiste à émulsionner sous pression élevée une solution dispersée contenant un fluorocarbure, un ou plusieurs agents tensio-actifs non ioniques et un ou plusieurs polyalcools pour former une émulsion de fluorocarbure ayant une dimension de particules inférieure à 0,2 pm. D'autre part, le brevet US 3.778.381 concerne des microémulsions de fluorocarbures qu nécessitent pour leur fabrication la mise en oeuvre d'un fluorohalogé- nocarbure à faible point d'ébullition. Elles sont obtenues par mélange d'un fluorocarbure avec un fluorohalogénocarbure, addition du mélange résultant à un système aqueux con tenant~un agent tensio-actif et agitation jusqu'à ce que la microémulsion soit formée, puis élimination dudit fluorohalogénocarbure par évaporation. Le brevet FR 73.39.533 (publié sous le numéro 2.249.657 ) concerne un procédé de préparation de 11- quides à application biologique et transporteurs d'oxygène. Ce procédé consiste à émulsionner un composé fluoré en présence de deux émulsionnants dont l'un est à caractère hydrophile et l'autre à caractère lipophile. Les émulsionnants mis en oeuvre dans ce procédé sont des agents tensio-actifs fluorés non ioniques du type polyoxyéthylène-fluoro-alkyl- éther. Cet état de la technique montre que la fabrication de microémulsions de fluorocarbures est complexe et que les solutions proposées jusqu'à présent sont insatisfaisantes, soit qu'elles fassent appel à des sonications qui libèrent des ions fluor toxiques, soit qu'elles utilisent une homogénéisation mécanique qui nécessite de très grandes précautions pour obtenir des particules suffisamment fines, sans éliminer totalement les risques de libération d'ions fluor. Il est, de plus, nécessaire d'utiliser des mélanges de divers tensio-actifs dont la composition n'est pas toujours connue avec précision ou de faire appel à un artifice de fabrication (par exemple selon le brevet US 3.778.381). Par ailleurs1ees émulsions sont instables et doivent être conservées congelées jusqu'au moment de l'uti- lisation. Dans la thèse présentée à- l'Université de NANCY I le 15 décembre 1978 par Monsieur MATHIS, il est indiqué que pour formuler des microémulsions aqueuses avec le minimum de tensio-actif non ionique,il faut choisir un agent tensio-acti.f fluoré non ionique possédant un point de trouble voisin de 370C pour réaliser des microémulsions de fluorocarbures utilisables comme substituts du sang.Contrairement aux enseignements de cette thèse qui laissait supposer que le comportement des systemes ternaires eau/tensioactifs fluorés non ioniques/fluorocarbures devait etre identique à celui des systèmes ternaires contenant des composés hydrogénés homologuesaon a trouvé que pour obtenir une microémulsion dans l'eau pure stable à une température donnée ne contenant qu'un seul agent tensio-actif fluoré non ionique, il est indispensable d'utiliser un agent tensio-actif fluoré non ionique ayant un point de trouble nettement inférieur à la température de stabilité de la microémulsion souhaitée et plus particulièrement inférieur d'au moins 5 à 10 C.å cette température de stabilité. On a maintenant trouvé de nouvelles microémulsions qui peuvent etre obtenues facilement par sim pie mélange de trois constituants définis ci-après et chauffage jusqu'à une température qui correspond à la température de stabilité de la microémulsion désirée. La présente invention a donc pour objet des microémulsions aqueuses de fluorocarbures indéfiniment stables à une température donnée qui sont constituées de 1) un milieu aqueux; 2) un fluorocarbure; 3) un seul agent tensio-actif fluoré non ionique, ledit agent tensio-actif ayant un point de trouble inférieur d'au moins 5 à 10 C à la température de stabilité de la microémulsion lorsque le milieu aqueux est constitué par de l'eau pure. Par "microémulsions" on désigne dans la suite de la description de la présente demande des solutions isotropes limpides et stables composées d'une solution aqueuse d'agent tensioactif dans laquelle une huile est dispersée sous la forme de globules dont-la taille peut varier de quelques dizaines. à quelques centaines d'Angström. Le terme "milieu aqueux" désigne dans la présente description aussi bien l'eau pure que les solutés de remplissage et tous les milieux aqueux physiologiquement acceptables par exemple les solutions aqueuses salines ou les solutions aqueuses amylacées. A titre de tels milieux, on peut citer notamment la solution physiologiquement lactée de Ringer et les solutions contenant de l'amidon soluble (ll.E.S.) ou de la gélatine modifiée. Dans les microémulsions selon I'nvention, on peut utiliser un fluorocarbure quelconque c' est-à-dire un produit organique entièrement ou presque entièrement fluoré, non miscible à 11 eau. Toutefois, dans le cadre d'applications biologiques des microémulsions selon l'invention, c'est-à.- dire à titre de transporteurs d'oxygène, il convient d'utiliser des composés fluorés, chimiquement inertes, non toxi pour ques. D'autre part,/ces applications biologiques, ces composés fluorés ne doivent pas ou pratiquement pas s'accumu ler dans l'organisme; ils doivent posséder une tension de vapeur suffisamment faible pour qu'ils n'entrent pas en ébullition dans l'organisme et dont l'aptitude a' transporter l'oxygène est importante, par exemple d'au moins 30%. A titre d'exemples de tels fluorocarbures, on pourra citer les fluorocarbures cités dans les brevets FR 71.31.983, 74.06.360 et 74.03.244. Parmi les fluorocarbures appropriés on citera plus particulièrement - les perfluorocycloalcanes ou les perfluoro- alkylcycloalcanes; - les perfluoroalcanes et les fluoroalcanes partiellement hydrogénés saturés ou insaturés, tels que les produits de formules C8F17CH=CHS6Fl3GH-CH2 ou C8F17C2H5; les produits de formule générale CnF2+1"CH=CHCmF2m+l n et m étant des nombres entiers; les composés hétérocycliques perfluorés alkyl-substitués, les amines tertiaires perfluorées, les éthers perfluorés. A titre d'exemples préférés de tels fluorocarbures, on mentionnera les composés ci-après perfluorodécaline, perfluorotributylamine, perfluorotripropylamine, perfluorométhyldécaline, perfluoroadamantane, perfluorodiméthyladamantane et perfluorodécane. A titre d'agents tensio-actifs fluorés non ioniques appropriés aux fins de l'invention, on citera les agents tensio-actifs du type polyoxyéthylène-fluoro-alkyléther. Lorsque les microémulsions selon l'invention sont utilisées comme transporteurs d'oxygène dans l'or- ganisme il importe de choisir des agents tensio-actifs fluo res non ioniques non toxiques et pharmaceutiquement compati- bles et une température de stabilité voisine des températures atteintes par le corps humain, c'est-à-dire comprise entre environ 35 et 4O0C. Une classe particulièrement préférée d'agents tensio-actifs du type polyoxyéthylène-fluoro-alkyl-éther est celle des composés répondant à la formule générale RF(CH2) (0C2H)n OH, dans laquelle RF est une chalne fluorocarbonée ou fluorocarbonée partiellement hydrogénée n est un nombre entier au moins égal à 1. Ces composés peuvent être obtenus par le procédé oui fait objet de la demande de brevet FR 80.22.874 dénosée /le 24 Octobre 1980 au nom du demandeur et intitulée 'tprocé- dé pour la synthèse de composés hydrogénés et/ou fluorés du type polyoxyéthylène-alkyl-éther, composés de ce type et application à titre d'agents tensio-actifs non ioniques11. Parmi ces composés, on citera tout particulièrement les com posés de formules C7F15CH2(0C2H4)40H ; C7F15CH2 (0C2H4) 5 OH; C7F15CH2 ( C2H4)6 H ; C6Fl3CH2(oC2H4 > 3OH; C6F13CH2 (OC2H)4 OH C6F13CH2(0C2H4)5 OH et C6F13CHS (OC2H4)6OH On a trouvé de façon surprenante. que iton pou vait obtenir une microémulsion stable à une température donnée en mélangeant simplement des quantités adéquates des trois constituants ci-dessus et en chauffant le mélange résultant jusqu'à la température de stabilité de la micro émulsion désirée. On a en effet trouvé qu'il existe des zones de concentrations relatives de ces trois constituants pour lesquelles on obtient, à une température donnée, une microémulsion stable.Si la température de la micro obtenue émulsionkst mbdifiée,par exemple au cours du transport ou lors de la conservation au réfrigérateur ou de la stérili station, la microémulsion limpide se reforme de la meme fa çon par agitation à la température de stabilité de la microémulsion considérée. Cette microémulsion est stable indéfiniment dans le temps au voisinage de sa température de stabilité.On a également trouvé que pour un fluorocarbure donné la zone de stabilité de la microémulsion à une température donnée se déplace vers les fortes teneurs en fluorocarbure et les faibles teneurs en agent tensio-actif lorsque l'on diminue l'hydrophilie de l'agent tensio-actif. Il se produit un effet identique lorsque l'on ajoute des sels ou des macromolécules de type amidon soluble (H.E.S.), ou gélatine modifiée. Il corlvient d'utiliser aux fins de l'invention, lorsque le milieu aqueux est de l'eau pure, un agent tensio-actif fluoré non ionique présentant un point de trouble inférieur à la température de stabilité de la micro-émulsion désirée et plus particulièrement inférieur d'au moins 5 à 100C à cette température de stabilité. L'écart entre le point de trouble de l'a- gent tensio-actif et de la température de stabilité dépend d'une part du fluorocarbureSpar exemple,dans le cas.de fluorocarbures linéaires de meme type, de la longueur de la chaine fluorocarbonée et d'autre part,des diff4yents additifs présents dans la phase aqueuse (sels, macromolécules). Comme on l'a indiqué ci-dessus, cet écart doit être d'au moins 5 à 100C lorsque le milieu aqueux est constitué uniquement d'eau pure. Par contre, lorsqu'on ajoute des sels ou des macromolécules dans le milieu aqueux constitué d'eau pure, le tensio-actif, nécessaire pour obtenir une microémulsion occupant une position sensiblement comparable à celle de la microémulsion sans sel ni macromolécule (c'est-à-dire ayant sensiblement la même concentration en fluorocarbure et la meme température de stabilité), doit être plus hydrophile (HLB plus élevé) c'est-à-dire avoir un point de trouble supérieur à celui du tensio-actif mis en oeuvre pour obtenir la microémulsion dans de l'eau pure.Si on utilise le même agent tensio-actif dans les deux cas, la tempé rature de stabilité de la microémulsion contenant des sels ou des macromolécules sera supérieure à celle dont le milieu aqueux est constitué uniquement d'eau pure. Il sera aisé à l'homme de l'art de déterminer, pour un fluorocarbure et un agent tensio-actif fluoré non ionique donnés , par des essais de routine, la température à laquelle se forme la microémulsion. Pour obtenir une microémulsion dudit fluorocarbure stable à une autre tem pérature > il y aura lieu de modifier les proportions relatives des trois constituants du mélange ou de choisir un agent tensio-actif fluoré non ionique ayant une hydrophilie su- périeure ou inférieure à celui utilisé pour la détermination ci-dessus, suivant que la température de stabilité de la microémulsion souhaitée est supérieure ou inférieure à celle définie ci-dessus. A titre indicatif on précisera que lorsque le tensio-actif fluoré non ionique est du type poly oxyéthylène-fluoro-alkyl-éther, ayant un nombre bien défini de motifs éther, on peut obtenir des microémulsions de per fluorodécaline, du fluorocarbure de formule C8F17CH=CHZ ou de perfluorotributylamine stables à 370C en utilisant des agents tensio-actifs de ce type ayant un point de trouble inférieur à 0 C. I1 importe alors de déterminer pour chaque fluorocarbure et pour un agent tensio-actif donné la zone de concentrations qui procure une microémulsion stable à une température donnée. Il sera aisé à l'homme de l'art de déterminer ces zones par des essais de routine et d'établir pour chaque fluorocarbure le diagramme ternaire comportant ladite zone de concentration appropriée pour un agent tensio-actif donné. Pour déterminer ces zones de concentra tion!on forme des mélanges binaires avec deux des trois constituants de la microémulsion et, à la température souhaitée de stabilité, on ajoute des quantités croissantes du troisième constituant et on note la quantité qui permet l'ob- tentiondela microémulsion limpide;;cette quantité constitue la limite inférieure de la zone de concentration pour le système binaire considéré.On augmente ensuite la concentration du troisième constituant jusqu la demixtion pour fixer la limite supérieure de ladite zone.Ensuite,on fait varier la concentration relativedusystème binaire de départ et on opère de la même façon.Ce mode opératoire est répété un nombre suffisant de fois pour obtenir avec précision la zone de concentration appropriée et on établit ainsi le diagramme pour chaque système ternaire correspondant. Les figures 1 à 3 annexées sont les diagrammes spécifiques pour les systèmes ci-après Fig. 1 : eau/perfluorodécaline/C7F15CH2(OC2H4)5OH Fig. 2 : eau / C8F17CH=CH2 / C7F15C112(0C2H4)6011 Fig. 3 : solution de Ringer lactée /C8F17CH=CII2/C7Fl5CH2 (oC2H4 ) 60H Ces diagrammes ont été déterminés selon le mode opératoire ci-dessus;les zones hachurées constituent les zones de concentrations appropriées pour des températures de stabilité d'environ 370C et 250C respectivement. Ainsi,comme on peut le voir sur la figure 1, pour obtenir une microémulsion stable à environ 370C avec la perfluorodécaline et l'agent tensio-actif de formule C7F15CH2 (OCH2H4)50H il faut utiliser en poids : environ 0 à 60% de la perfluorodécaline,environ 0 à 15% de l'agent tensio-actif C7F15CH2(0C2H4)50H, le complément étant de l'eau. Pour obtenir une microémulsion stable à environ 370C avec le fluorpcarbure de formule C8F17CH=CH2 (voir figure 2) il faudra utiliser0à60% dudit fluorocarbure,O à 20% de l'agent tensio-actif C7F15CH2(OC2H4)6OH,le complément étant de l'eau. Pour obtenir une microémulsion stable à environ 250C avec les mêmes constituants il faudra utiliser 0 à 45% dudit fluorocarbure, 0 à 25% de l'agent tensio-actif C7F15CH2(OC2H4)6OH, le complément étant de l'eau. Pour obtenir une microémulsion stable à environ 370C avec le fluorocarbure de formule- C8F17CH=CI2, le milieu aqueux étant constitué de la solution lactée de Ringer il faudrautiliser (voir figure 3) : 0 à 55% de C8F17CH=CH2 O à 20% de l'agent tensioactif de formule C7F15CH2(0C2H4)60H, le complément étant constitué de la solution lactée de Ringer. La présente invention permet ainsi de pallier aux difficultés de mise en émulsion et de mauvaise stabilité des solutions aqueuses de fluorocarbures utilisées jusqu'à présent. Les microémulsions de l'invention trouvent une application particulière dans le domaine médical, notamment à titre de transporteur d'oxygène. Dans ce cas particulier il importe seulement d'utiliser un agent tensioactif non toxique chimiquement inerte, ne s'accumulant pas dans 1' organisme. L'invention va être maintenant décrite plus en détail dans les exemples illustratifs ci-après. Tous les pourcentages sont en poids-aussi bien dans les exemples ci-- après que sur les diagrammes des figures 1 à 3. EXEMPLE 1 Préparation d'une microémulsion H2O/C8F17-CH = CH2/C7F1sCH2 (OC2H4)6 OH stable à 370C. On a déterminé la zone de concentrations spécifique de la stabilité à 370C du système ternaire cidessus en opérant selon le mode opératoire défini précédemment et on a établi le diagramme ternaire de la figure 2. Dans un tube à essais on a ajouté 3,5 g de C8F17CHCH2 5,2 g d'eau 1,3 g de C7F15CH2 (OC2H4)6 OH (point de trouble On a refroidi la microémulsion ainsi obtenue jusqu 250C. Le mélange ternaire était alors sous la forme deux phases, une phase supérieure limpide, une phase inférieure laiteuse. On a ensuite porté ce mélange à 370C et on a obtenu à nouveau une microémulsion stable qui présentait les caractéristiques identiques à celles de la microémulsion obtenu après mélange des trois constituants et chauffage à 370C. De la même manière on a mélangé dans un tube à essais 4,5 g de C8F17CHCH2 4 g d'eau 1,5 g de C7F15CH2 (0C2114)6O11 la solution a été portée à 370C dans un thermostat; après une agitation manuelle, on a obtenu une solution limpide stable indéfiniment à 370C. EXEMPLE 2 Préparation d'une microémulsion Ringer lactate / C8F17CH = CH2/C7Fl5CH2 (0C2E4)6 OH stable à 370C. On a déterminé la zone de concentration spécifique de stabilité à 370C du système ternaire ci-dessus en opérant selon le mode opératoire défini précédemment et on a établi une partie du diagramme ternaire représenté sur la igue 3. Dans un tube à essai on a ajouté 3,3 g C8F17CHCH2 5,7g de solution lactée de Ringer 1 g de C7F15CH2(0C2H4)6OH le mélange a été porté à 370C; après agitation manuelle on a obtenu une solution limpide stable indéfiniment à 370C. EXEMPLE 3 Préparation d'une microémulsion eau/fluorodécaline/C7F15CH2 (OC2H4)50H On a déterminé la zone de concentration spécifique de la stabilité à 370C du système ternaire cidessus en opérant selon le mode opératoire défini précédemnient et on a établi le diagramme ternaire de la figure 1. Dans un tube à essai on a ajouté 3,8 g de perfluorodécaline 5,3 g d'eau 0,9 g de C7F15CH2 (OC2H4)50H. Le mélange a été porté à 37 C; après agitation manuelle, on a obtenu une solution limpide stable indéfiniment à 370C. EXEMPLE 4 Microémulsion système C7F16/H2O/C7F15CH2(OC2H4)6 OH 1,3 g C7F15CH2(OC2H4)6OH 1,2 g C7F16 7,5 g H2O On a opéré selon le mode opératoire défini précédemment et on a obtenu une microémulsion stable à 37 C. EXEMPLE 5 Microémulsion système perfluorotributylamine/H2O/C7F15CH2 (OC2H4)50H 1,8 g perfluorotributylamine 1,2 g C7F15CH2(OC2H4)5OH 7 g H20 on a obtenu une microémulsion stable à 370C. REVENDICATIONS 1. Microémulsion aqueuse de fluorocarbure indéfiniment stable à une température donnée, caractérisée en ce qu'elle est constitué de 1) un milieu aqueux; 2) un fluorocarbure; 3) un seul agent tensio-actif fluoré non ionique, ledit agent tensio-actif ayant un point de trouble inférieur d'au moins 5 à 100C à la température de stabilité de la microémulsion lorsque le milieu aqueux est constitué par de l'eau pure. 2. Microémulsion selon la revendication 1, caractérisée en ce que le milieu aqueux est de l'eau pure, des solutions aqueuses salines ou amylacées, des milieux aqueux physiologiquement acceptables. .3. Microémulsion selon l'mne des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le fluorocarbure est un perfluorocycloalcane, un perfluoroalkylcycloalcane, un perfluoroalcane ou un fluoroalcane partiellement hydrogéné saturé ou insaturé, un produit de formule CnF2n+lCH=CH-CmF2m+l n et m étant des nombres entiers; un composé hétérocycliques perfluorés alkyl-substitués, une amine tertiaire perfluorée, un éther perfluorê. 4. Microémulsion selon l'une quelconque des revendications i à 3, daractérisée en ce que le fluorocarbure est la perfluorodécaline, la perfluotributylamine, le composé de formule C8F17CH-,CH2. 5. Microémulsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'agent - alkyl-éther tensio-actif fluoré non ionique est du type polyoxyéthylene Euoro-/ de formule : RFCH2 (OC2H4) nOH dans laquelle RF est une chaîne fluorocarbonée ou fluorocarbonée partiellement hydrogénée, n est un nombre entier au moins égal à 1. 6. Microémulsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'agent tensio-actif est l'un des composés ci-après C7F15CH2 (OC2H)40H ; C7F15CH2 (OC2H4)5 OH ; C7F15CH2 (OC2H4)6 OH ; O6F13CH2(OC2H4)3 OH; C6Fl3CH2(OC2H4)4OH; C6F13CH2(OC2H4)5OH et C6F13CH2 (0C2H4)6 OH. 7. Microémulsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, stable à environ 37 C, caractérisée en ce quelle comprend en poids environ 0 à 60% de perfluorodécaline environ 0 à 15% de l'agent tensio-actif de formule CF15CH2(0C2H4)5 OH > le complément étant de l'eau. 8. Microémulsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 stables à environ 37 C, caractérisée en ce qu'elle comprend en poids environ O à 60% de C8F17CH=CH2 environ O à 20% de l'agent tensio-actif de formule C7F15CH2(0C2H4)6 OH, le complément étant l'eau. 9. Microémulsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, stable à 370C, caractérisée en ce qu'elle comprend environ O à 55% de C8F17CH=CH2 environ O à 20% de C7F150H2(OC2H4)6 OH le reste étant constitué par la solution de Ringer lactée. 10. Procédé pour 11 obtention d'une microémulsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer au préalable la zone de concentration spécifique de la température de stabilité désirée, à mélanger le fluorocarbure, l'eau et l'agent tensio-actif dans des quantités appropriées comprises dans ladite zone de concentration et à chauffer le mélange résultant jusqu'à la température de stabilité désirée. 11. Application des microémulsions selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, à titre d'agents transporteurs d'oxygène.