Brevet FR2565102A1 — publié le 19851206

La présente invention concerne des microcapsules biodégradables à base de sérumalbumine, ainsi que leur préparation et leur application à la libération contrôlée in situ de médicaments. Il convient tout d'abord de rappeler que les micro- capsules sont des organites artificiels qui sont utilisés pour la mise en forme galénique de divers médicaments. L'inclusion d'un principe actif dans une sphérule microsco- pique permet notamment d'assurer sa protection transitoire vis-à-vis de divers agents dénaturants, tels que les enzymes digestives. Dans d'autres cas, la paroi des microcapsules permet de moduler la diffusion du principe actif, ce qui est mis à profit dans l'élaboration de formes galéniques à action retardée. Il est ainsi nécessaire que la paroi de la micro- capsule offre toutes les garanties d'innocuité liées à l'admi- nistration en thérapeutique humaine. De telles exigences sont d'autant plus sévères que les microcapsules sont destinées à des thérapies in situ, telle que la chimioembolisation. On rappellera brièvement que la chimioembolisation est une technique que l'on envisage d'utiliser dans le traitement de certaines tumeurs. Selon cette technique, l'artère nour- ricière de la tumeur est oblitérée à l'aide d'un embole mis en place par cathétérisme. En chimioembolisation, l'embole contient une substance antitumorale qui diffuse dans les tissus tumoraux. Dans la technique antérieure on a déjà proposé des microcapsules dont la paroi externe est obtenue par réticu- lation interfaciale de diverses protéines, notamment choisies parmi les protéines d'origine naturelle afin d'offrir une bonne garantie d'innocuité. Bien que diverses tentatives aient été faites dans ce sens, en modifiant par exemple la nature des macromolécules biologiques et de leurs agents de pontage conditionnant la composition et les propriétés de la paroi des microcapsules,on n'est jamais parvenu à préparer des sphérules totalement biodégradables in vivo. Les résultats les plus performants semblent être obtenus avec des microcapsules de sérumalbumine, qui, lorsqu'elles sont injectées dans l'artère rénale du rat, présentent une bonne tolérance, mais une durée de dégradation in vivo bien trop longue. Une telle durée de dégradation qui dépasse tourjours jours, provoque des effets secondaires systémiques incési- rables, notamment de type inflammatoire, qui interdisent l'utilisation de telles formes de dosage, en particulier dans le domaine de la chimioembolisation. Une dégradation trop lente des microcapsules, supérieure à environ 8 jouis, conduit à la formation de lésions ischémiques irréversibles de l'organe situé en aval de l'artère nourricière oblitérée au moyen des microcapsules mises en place par cathétérisme. De surcroît, après un séjour des microcapsules dans l'artère nourricière supérieur à environ 8 jours, on observe la formation d'un granulome inflammatoire donnant naissance à une sorte d' agrégat sclérotique qui réduit consi- dérablement la libération du principe actif encapsulé. La présente invention a précisément eu pour but d'éviter ces inconvénient, et il a ainsi été envisagé de modifier la nature des parois des microcapsules afin d'abais- ser le temps de dégradation in vivo des microcapsules à moins de 8 jours. Cette objectif a pu être atteint, conformément à la présente invention, par la mise au point de microcapsules biodégradables renfermant une substance pharmaceutiquement active, caractérisée en ce que la paroi des microcapsules est constituée par de la sérumalbumine dont une partie est réticulée par polymérisation interfaciale à l'aide d'un réactif bifonctionnel acylant, et dont l'autre partie non réticulée est dénaturée à l'aide d'un alcool. Il convient en outre de préciser que ces micro- capsules, présentent, outre une parfaite biodégradibilité, une excellente capacité d'adsorbtion des principes actifs, propriété qui n'a jamais pu être obtenue dans la technique antérieure. La présente invention concerne également l'appli- cation de ces microcapsules à la libération contrôlée de médicaments in situ, en particulier dans le domaine de la chimioembolisation. Conformément à la présente invention, les micro- capsules sont préparées à partir de sérumalbumine, par mise en oeuvre des opérations successives suivantes: a) la sérumalbumine est émulsifiée par dispersion au sein d'un système solvant organique, par addition d'un agent émulsifiant pharmaceutiquement acceptable, et par agitation; b) à l'émulsion ainsi obtenue, maintenue sous agitation, on ajoute un agent de réticulation en solution dans ledit système solvant organique et l'on maintient l'agitation jusqu'à obtention du degré de réticulation interfaciale désirée; c) on isole les microcapsules après dilution du mélange réactionnel, suivie d'une succession d'étapes de lavage avec des solvants appropriés et d'étapes de décantation, puis on soumet les microcapsules à plusieurs lavages à l'alcool et à une immersion dans l'alcool, de préférence absolu, pendant au moins 12 heures afin de dénaturer la sérumalbumine non réticulée, et d) après séchage des microcapsules, on y incorpore la substance pharmaceutiquement active par immersion contrô- lée des microcapsules dans une solution titrée de ladite substance. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la descrip- tion faite ci-après, notamment en référence au dessin annexé sur lequel les figures 1 à 3 représentent des clichés de microcapsules selon l'invention vu au microscope élec- tronique à balayage (sur la figure 1: 2,2 cmreprésentent 200 y; sur la figure 2: 1,9 cm représente 200 g; sur la figure 3: 2,4 cm représentent 200 y). Le procédé permettant la préparation des mico- capsules selon la présente invention se subdivise princi- palement en 4 étapes successives, à savoir: a) émulsification de la sérumalbumine; b) réticulation interfaciale; c) isolement des microcapsules, et d) incorporation du principe actif. Au cours de la première étape d'émulsification de la sérumalbumine, on disperse cette dernière au sein d'un système solvant organique, grâce à l'adjonction d'un agent émulsifiant pharmaceutiquement acceptable et en réalisant une agitation. La sérumalbumine utilisée est par exemple obtenue par lyophilisation d'une solution d'albumine sérique humaine à 20 %, se présentant sous la forme d'une poudre jaune pâle entièrement soluble dans l'eau. Le système solvant organique utilisé au cours de cette première étape d'émulsification est avantageuse- ment choisi de telle sorte qu'il ne soit pas missible à l'eau, et que l'agent de réticulation utilisé au cours de la seconde étape puisse s'y dissoudre. On emploie avec profit par exemple un mélange binaire constitué par un hydrocarbure chloré à 1 ou 2 atomes de carbone, tel que le chloroforme, le chlorure de méthylène ou le trichloro- éthylène, et par un hydrocarbure non chloré comprenant de à 7 atomes de carbone, tel que l'hexane ou le cyclohexane. L'agent émulsifiant utilisé au cours de cette première étape est un agent tensio-actif tel qu'un ester de sorbitane et d'acide gras ou tout autre tensio-actif permettant de préparer une émulsion du type eau dans l'huile. Le trioléate de sorbitane (Span 85ô) peut ainsi être utilisé. Dans la pratique on préfère toutefois faire appel à la phosphatidylcholine (Epikuron 180 ). Les volumes et quantités relatifs de sérumalbumine, de solvants organiques et d'agent émulsifiant permettant d'obtenir l'émulsion destinée à être réticulée ultérieure- ment, peuvent être adaptés avec une assez grande latitude, et s'éloigner notablement des proportions indiquées ulté- rieurement à simple titre d'exemple. Une telle émulsion peut aisément être obtenue par simple agitation, par exemple au moyen d'une ancre de verre entraînée mécaniquement à l'intérieur d'un tube de centrifu- gation. Une vitesse de rotation de l'ordre de 500 à 1000 touW/minute, poursuivie pendant environ 1 à 3 minutes suffit alors pour mener à bien l'émulsification. Au cours de la deuxième étape, l'émulsion ainsi obtenue et maintenue sous agitation,est soumise à une réticulation interfaciale. Au cours de cette étape, la paroi des microcapsules est formée par réticulation, en particulier au moyen d'un réactif bifonctionnel acylant, tel qu'un halogénure de diacide carboxylique, un diisocyanate, o les deux groupes fonctionnels sont tous deux portés par un cycle aromatique, ou bien séparés par une chaîne ali- phatique de 2 à 10 atomes de carbone, ou portés, l'un par un cycle aromatique, l'autre par une chaîne aliphatique juxtanucléaire. Il peut par exemple s'agir du dichlorure de succinyle, du dichlorure de sébacoyle, du dichlorure de téréphtaloyle, du diisocyanate de toluène, du diisocyanate d'hexaméthylène. Cet agent de réticulation est ajouté à l'émulsion, sous la forme d'une solution dans le même système solvant organique que celui utilisé au cours de la première étape d'émulsification. La réaction de polymérisation interfaciale est conduite à une température qui peut être comprise entre le point de congélation et le point d'ébullition des liqui- des utilisés, le plus souvent à température ordinaire. Tel qu'énoncé précédemment, il est apparu que le temps de réticulation interfacial devait être compris entre environ 30 minutes et environ 90 minutes, des résul- tats parfaitement satisfaisants ayant été obtenus dans la pratique avec des temps de réticulation interfaciale de l'ordre de 60 minutes. En outre, conformément à une caractéristique additionnelle de la présente invention, le rapport pondéral de la sérumalbumine à l'agent de réticulation est choisi tel que: 1 in vivo. Il est cependant parfaitement clair que les pro- priétés de cette paroi,ainsi d'ailleurs que son aspect, se trouvent cependant modifiées en fonction de ce rapport. Au cours de la troisième étape du procédé de l'invention on isole les microcapsules du mélange réaction- nel, après avoir dilué ce dernier en vue de stopper la réac- tion de réticulation. Alors que dans la technique antérieure l'opération d'isolement des microcapsules constituait une étape ne présentant aucune difficulté réelle, les micro- capsules, objets de la présente invention, ne peuvent être éliminées du milieu réactionnel que de façon beaucoup plus délicate. Dans la technique antérieure, après avoir arrêté l'agitation, les microcapsules étaient laissées à sédimenter, puis lavées par une solution de Tween 20( dans de la glycé- rine à 25 % et plusieurs mélangessuccessifs d'eau et d'alcool. Après chaque lavage, les microcapsules étaient alors isolées par filtration ou centrifugation, puis séchées. Une telle méthode de séparation convenait auxmicro- capsules dont la paroi était constituée par une protéine fortement réticulée. Cette paroi était en effet assez résis- tante pour supporter les lavages successifs et l'opération de centrifugation. En revanche, les microcapsules partiellement ré- ticulées, objets de la présente invention, possèdent une paroi de faible résistancequi éclate à la suite des différents lavages aqueux et ne supporte en aucun cas la centrifugation. Ainsi il a fallu faire appel à une méthode de sépa- ration évitant pratiquement le contact avec l'eau,et les chocs de gravitation. Conformément à la présente invention, les micro- capsules sont isolées du milieu réactionnel par mise en oeuvre des opérations successives suivantes: - on sépare le surnageant; - on effectue eu moins un lavage des microcapsules à l'aide dudit système solvant organique; - on ajoute aux microcapsules, dans l'ordre 1/3 de glycé- rine contenant environ 20 % de polysorbate,puis 2/3 d'eau; et - on sépare les microcapsules par simple sédimentation avant de procéder au lavage à l'alcool et à l'immersion dans l'alcool desdites microcapsules. Il est important d'ajouter aux microcapsules d'abord la glycérine contenant le polysorbate puis l'eau. En effet, la glycérine provoque autour des microcapsules une sorte de film protecteur. Au cours de toutes ces opérations de séparation, les microcapsules sont modé- rément agitées puis séparées par sédimentation. En fin de préparation, il est indispensable de procéder au lavage des microcapsules par de l'alcool conte- nant éventuellement une faible proportion d'eau. Dans la pra- tique, une succession de 5 lavages avec des mélanges hydroalooliques conte- nant respectivement 60 %, 70 %, 80 %, 90 % et 95 % d'alcool absolu,conduisent à une parfaite élimination de toutes tra- ces d'agents de réticulation résiduels. A ce stade, les microcapsules faiblement réticulées se dégradent très rapidement in vivo, mais sont encore très avides d'eau au contact de laquelle elles éclatent sponta- nément. Conformément à la présente invention, les micro- capsules ainsi lavées sont immergées pendant au moins 12 heures dans de l'alcool, de préférence absolu, de manière à compléter la dénaturation de l'albumine qui n'a pas été réticulée. Enfin, on sépare les microcapsules par évaporation de l'alcool, par exemple dans un évaporateur rotatif, à une température de l'ordre de 35 C, puis on laisse les micro- capsules, par exemple à 35 C pendant 24 heures dans une étuve afin de compléter le séchage. Les microcapsules ainsi obtenues, même très faiblement réticulées, ont alors une paroi résistante qui permet leur manipulation aisée, les microcapsules ainsi obtenues étant en outre devenues parfai- tement stables dans l'eau. En se reportant au dessin annexé, on constate que les microcapsules peuvent présenter des morphologiesdifférentes traduisant des degrés de réticulation différents. Ainsi, les microcapsules de la figure 1 résultent d'une polymérisation interfaciale conduite avec un rapport sérumalbumine sur agent de réticulation égal à 1/1,250. Leur surface de paroi est lisse. Ces microcapsules sont parfaitement biodégradables, cependant leur durée de dégra- dation se situe aux alentours de 15 jours, ce qui interdi- rait par conséquent leur utilisation en chimioembolisation. Les microcapsules des figures 2 et 3 correspon- dent respectivement à des rapportssérumalbumine/agent de réticulation égal à: 1 (figure 2) et 1 (figure 3) 0,250 0,200 Ces microcapsules présentent une paroi rugueuse d'aspect frippé qui résulte du séjour des microcapsules dans l'alcool qui dénature les régions non réticulées. On précisera à ce propos que les microcapsules faiblement réti- culées présentent un aspect initial jaune avant leur immer- sion dans l'alcool, alors qu'après immersion elles devien- nent blanches. Avantageusement, les microcapsules ainsi obtenues sont soumises à une opération de stérilisation, par exemple une radiostérilisation par application d'un rayonnement d'environ 2,5 M rads. L'analyse des microcapsules ainsi obtenues démontre que la totalité de l'agent de réticulation a été éliminé, alors que dans le cas des microcapsules de la technique anté- rieure, une faible quantité d'agents de réticulation se trouve toujours retenue sur les parois des microcapsules. Dans le cadre de la présente invention, l'élimi- nation totale de l'agent de réticulation est en partie au \ X. \ i,,, X moins due à l'immersion prolongée des microcapsules dans l'alcool. EXEMPLE DE PREPARATION DE MICROCAPSULES 1000 mg de sérumalbumine humaine lyophilisée sont dissous dans 3 ml d'un tampon Na2CO3 (pH 9,8 ajusté avec de l'acide chlorhydrique). Cette solution est émulsifiée dans 15 ml d'un système solvant organique constitué par un mélange binaire chloroforme: cyclohexane (1: 4) contenant 0,5 % de phosphatidylcholine. Une agitation contrô- lée correspondant à environ 500 tours/minute est maintenue pendant environ 60 secondes. A cette émulsion ainsi obtenue on ajoute 15 ml d'une solution de chlorure de téréphtaloyle à 1,25 - 2,5 % dans le même système solvant chloroforme: cyclohexane (1: 4). La réticulation de la sérumalbumine dissoute dans les gouttelettes de tampon dispersé s'effectue à l'inter- face avec le système solvant chloroforme: cyclohexane. On poursuit la réaction de réticulation dans ces conditions pendant environ 60 minutes. Puis la suspension des micro- capsules est diluée avec 30 ml du même système solvant, afin de stopper la réticulation. Apres élimination du surnageant, les microcapsules ont d'abord été rincées avec une solution de glycérine contenant 25 % de polysorbate 20, puis avec de l'eau. On procède ensuite à plusieurs lavages successifs, par exemple à l'aide de 5 fois 50 ml de solutions hydroalcoolique ou éventuellement d'alcool absolu. Les microcapsules ainsi lavées sont immergées pendant au moins 12 heures dans de l'alcool de préférence absolu, par exemple de l'alcool éthylique. Les microcapsules ainsi obtenues sont alors chargées en principe actif, par une simple opération d'im- mersion contrôlée des microcapsules dans une solution titrée du médicament. La substance pharmaceutiquement active adsorbée par les parois des microcapsules est de préférence constituée par un composée hydrosoluble, ayant un poids moléculaire sensiblement compris entre 300 et 600, et portant une charge électrique. A titre d'exemple particulier de substances phar- maceutiquement actives pouvant être adsorbées sur les parois des microcapsules selon la présente invention, on citera la doxorubicine, de préférence utilisée sous la forme de son chlorhydrate. Un tel médicament pourra en particulier être utilisé dans le domaine de la chimioembolisation. L'inven- tion n'est toutefois pas limitée à l'utilisation de ce médicament particulier, d'autres principes actifs, notam- ment à activité anti-néoplastique, pouvant également être incorporés dans les microcapsules. Dans la pratique, il s'est avéré que la libération du principe actif à partir de ces microcapsules chargées est rapide et s'effectue par diffusion. La vitesse de libération diminue uniquement pour des principes actifs dont le poids moléculaire est supérieur à 1000 Daltons. Il est intéressant de noter que le pouvoir d'adsorbtion et d'incorporation des microcapsules de la présente invention, augmente quand la vitesse de biodégradation augmente. ETUDE SUR LA BIODEGRADABILITE L'étude préliminaire de biodégradabilité a -été réalisé sur trois chiens en utilisant la méthode décrite par Madoulé Ph., Trampont Ph., Quillard J., Doyon D., Lanol- Jeantet M., Zoual O., et Tilleul P., Expérimentation de nou- veaux matériaux d'embolisation Sci, Tech., Pharm., T.II n 10, , 441-445, 1982. Les chiens ont été embolisés au niveau du rein gauche avec des microcapsules de la présente invention, lesreins droits servant de témoins. Avec des microcapsules faiblement réticulées, notamment obtenues avec un rapport sérumalbumine/agent de réticulation compris entre 1/0,7 et 1/0,2, les résultats observés 7 jours après l'embo- lisation indiquent qu'il y a une bonne revascularisation due à une dégradation totale des microcapsules a l'intérieur de cette période de 7 jours. Apres une période plus longue d'environ 10 jours la revascularisation est parfaite et le rein redevient fonctionnel. Après sacrifice du chien et analyse histologique, aucune anomalie n'est à signaler, à l'exception d'une petite zone hémorragique située au niveau du pôle supérieur du rein. A titre de comparaison, en fai- sant appel à des microcapsules de sérumalbumine entièrement réticulées, ce n'est qu'après une période d'environ 15 jours que la revascularisation est amorcée, ce qui indique le début de la dégradation in vivo des microcapsules. Après sacrifice des animaux et analyse histolo- gique du rein, on observe une diminution du volume du pôle supérieur du rein et une augmentation du volume du pôle inférieur avec des zones hémorragiques importantes à l'intérieur du rein. Ces observations comparatives révèlent l'avantage déterminant des microcapsules, objets de la présente invention, par rapport aux microcapsules entière- ment réticulées de la technique antérieure. 2565 1 02 REVENDICATIONS 1. - Microcapsules biodégradables renfermant une substance pharmaceutiquement active, caractérisées en ce que la paroi des microcapsules est constituée par de la sérumalbumine dont une partie est réticulée par polyméri- sation interfaciale à l'aide d'un réactif bifonctionnel acylant, et dont l'autre partie, non réticulée, est dénaturée à l'aide d'un alcool. 2. - Microcapsules selon la revendication 1, caractérisées en ce que leur paroi présente un aspect frippé. 3. - Procédé de préparation de microcapsules renfermant une substance pharmaceutiquement active, ca- ractérisé en ce que l'on prépare les microcapsules à par- tir de sérumalbumine par mise en oeuvre des opérations successives suivantes: a) la sérumalbumine est émulsifiée par disper- sion au sein d'un système solvant organique, par addition d'un agent émulfisiant pharmaceutiquement acceptable, et par agitation; b) à l'émulsion ainsi obtenue, maintenue sous agitation, on ajoute un agent de réticulation en solution dans ledit système solvant organique et l'on maintient l'agitation jusqu'à obtention du degré de rêticulation interfaciale désirée; c) on isole les microcapsules après dilution du mélange réactionnel, suivie d'une succession d'étapes de lavage avec des solvants appropriés et d'étapes de décantation, puis on soumet les microcapsules a plusieurs lavages à l'alcool et à une immersion dans l'alcool, de préférence absolu, pendant au moins 12 heures afin de dénaturer la sérumalbumine non réticulée, et d) après séchage des microcapsules, on y incorpore la substance pharmaceutiquement active par immersion contrô- lée des microcapsules dans une solution titrée de ladite substance. 4. - Procédé selon la revendication 3, caracté- risé en ce que l'on isole des microcapsules par mise en oeuvre des opérations successives suivantes: on sépare le surnageant; 5. on effectue au moins un lavage des microcap- sules à l'aide dudit système solvant organique; on ajoute aux micorcapsules, dans l'ordre, 1/3 de glycérine contenant environ 25 % de polysorbate, puis 2/3 d'eau; - 10. on sépare les microcapsules par sédimentation avant de procéder audit lavage à l'alcool et à l'immer- sion dans l'alcool. 5. - Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'agent émulsifiant est la phosphatidylcholine. 6. - Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le système solvant organique est constitué par un mélange binaire d'un hydrocarbure chloré en C1 ou C2 et 1'un hydrocarbure non chloré en C5 à C7. 7. - Procédé selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le système solvant organique est constitué par un mélange de chloroforme et de cyclohexane. 8. - Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'agent de réticulation est un réactif bifonctionnel acylant, tel qu'un halogénure de diacide carboxylique ou un diisocyanate, dans lequel les deux groupements fonctionnels sont tous deux portés par un cycle aromatique ou bien séparés par une chaîne alipha- tique contenant de 2 à 10 atomes de carbone, ou portés, l'un par un cycle aromatique et l'autre par une chaîne aliphatique juxtanucléaire. 9. - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'agent de réticulation est choisi parmi le dichlo- rure de succinyle, le dichlorure de sébacoyle, le dichlorure de téréphtaloyle, le diisocyanate de toluène et le diiso- cyanate d'hexaméthylène. 10. - Procédé selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le temps de réticulation interfa- ciale est compris entre environ 30 minutes et environ 90 minutes. 11. - Procédé selon la revendication 10, caracté- risé en ce que le temps de réticulation interfaciale est d'environ 60 minutes. 12. - Procédé selon l'une des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que le rapport pondéral de la sérum- albumine à l'agent de réticulation est choisi tel que: 1 J sérumalbumine 1 1,250 agent de réticulation 0,2 13. - Procédé selon la revendication 12, caracté- risé en ce que le rapport pondéral de la sérumalbumine à l'agent de réticulation est choisi tel que: 1 sérumalbumine i1 0,7 agent de réticulation 14. - Procédé selon l'une des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que l'alcool utilisé pour les opéra- tions de lavage et d'immersion des microcapsules est cons- titué par de l'alcool éthylique. 15. - Procédé selon l'une des revendications 3 à 14, caractérisé en ce que les microcapsules sont récupérées à l'état sec par évaporation du ou des solvants de lavage. 16. - Procédé selon l'une des revendications 3 à , caractérisé en ce que, après leur séparation, les microcapsules sont soumises à une opération de stérilisation, de préférence une radiostérilisation par application d'un rayonnement d'environ 2,5 M rad. 17. - Procédé selon l'une des revendications 3 à 16, caractérisé en ce que la substance pharmaceutiquement active adsorbée par les paroi des microcapsules est consti- tuée par un composé hydrosoluble, ayant un poids moléculaire sensiblement compris entre 300 et 600, et portant une charge électrique. 18. - Procédé selon la revendication 17, caracté- risé en ce que la substance pharmaceutiquement active est la doxorubicine, de préférence sous la forme de son chlor- hydrate. 19. - Application des microcapsules selon l'une des revendications 1 et 2 à la libération contrôlée de médicament in situ, en particulier à la chimioembolisation.