Brevet FR2602434A1 — publié le 19880212

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT COMPORTANT UNE QUANTITE DETERMINEE D'UNE SUBSTANCE DONNEE ET ELEMENT OBTENU PAR CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un élément comportant une quantité déterminée d'une substance donnée, à l'état solide. L'invention concerne également l'élément obtenu par ce procéde. D'une manière générale, ce type d'élément est utile pour de nombreuses applications, particulièrement lorsqu'il est nécessaire d'administrer, de dispenser ou d'utiliser de toute autre manière une substance chimique en quantité unitaire prédéterminée, généralement très faible. C'est le cas, par exemple, pour certains produits chimiques qui sont utilisés en suspension ou en solution mais sont difficiles ou dangereux à transporter ou stocker sous une telle forme. Si l'on dispose alors d'une unité renfermant une quantité donnée de ce produit à l'état stabilisé (c'est-à-dire à l'état solide, en l'ab15 sence de solvant), il est facile de recréer, le moment venu, une composition standardisée utilisable notamment en analyse chimique ou pour l'étalonnage d'appareils de mesure. Ce type d'élément trouve également une application intéressante pour des produits permettant une réaction spécifique (réactifs, 20 catalyseurs,...) , qui doivent être conservés à l'état stabilisé et que l'on ajoute à un échantillon de substance pour en déterminer la teneur en un composant particulier. Une autre application particulièrement intéressante de ces éléments réside dans l'étalonnage d'un appareil automatique d'ex25 traction et de mesure de la teneur en ATP (adénosine-triphosphate). Ce mononucléotide du métabolisme, universellement représenté dans tous les organismes vivants, assure la transmission ou la mise en réserve d'énergie dans la plupart des réactions biochimiques se déroulant au sein des cellules vivantes (respiration, fermentation, 30 photosynthèse, etc... ). L'ATP se trouve donc au centre des échanges énergétiques propres à la vie et permet de doser ces échanges. Dans un milieu naturel, la teneur en ATP donne ainsi une image de l'activité biologique du milieu. Le dosage de I'ATP dans un milieu peut être avantageusement effectué selon la méthode proposée dans l'article "Extraction de l'adénosinetriphosphate dans les sols: une nouvelle méthode de calcul des pertes en ATP" (N. Maire, Soil Biol. Biochem. Vol.16, No 4, p 361 - 366, 1984). La méthode comporte les deux phases principales suivantes: - extraction de la molécule par rupture des parois cellulaires; - mesure photométrique de la molécule par une réaction enzymatique de bioluminescence, l'intensité de la lumière émise étant 10 directement proportionnelle à la concentration d'ATP. Cette mesure photométrique nécessite, d'une part, un étalonnage du photomètre lui-même à l'aide d'une gamme étalon d'unités solides d'ATP et, d'autre part, un étalonnage interne du milieu à analyser par adjonction d'une unité solide d'ATP. Dans toutes les applications précitées, l'unité solide de substance chimique doit être contenue dans un emballage qui a pour fonction, dans un premier temps, d'isoler la substance du milieu à analyser (échantillon) dans lequel elle se trouve, puis de se désintégrer à un moment défini par l'utilisateur au contact d'un 20 agent chimique et/ou sous l'effet d'une contrainte mécanique donnée. La présente invention a pour but de fournir un élément dans lequel une unité solide de substance chimique est enfermée à l'intérieur d'un emballage répondant aux exigences ci-dessus. De façon plus précise, l'invention concerne un procédé de 25 fabrication d'un élément comportant une quantité déterminée d'une substance donnée, à l'état solide, caractérisé en ce qu'il consiste à: - introduire dans une capsule, sans la remplir complètement, un volume déterminé d'une solution de ladite substance en concentration 30 déterminée, ladite capsule ayant la propriété de se désagréger au contact d'un réactif approprié et/ou sous l'effet d'une action mécanique donnée; - congeler ladite solution; obturer la capsuJe par un bouchon poreux déposé sur la 35 solution congelée; - éliminer le solvant de ladite solution par lyophilisation; et - fermer la capsule. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard de la figure annexée illustrant les différentes étapes du procédé. Ainsi que le montre la figure la, on utilise comme emballage 5 une capsule 10 du type utilisé pour les gélules médicales. Cette capsule, réalisée en deux parties IOa - lo0b qui s'emboîtent l'une dans l'autre par leur extrémité ouverte, doit pouvoir se désintégrer au contact d'un réactif chimique et/ou sous l'effet d'une action mécanique donnée. Pour permettre cette désintégration, la capsule lO est avantageusement en gélatine, agar-agar, amidon, cellulose, polystyrène ou toute autre matière synthétique friable. Afin de fixer les idées, le volume de la partie 10a est de 0,3 ml. La première étape du procédé, illustrée par la figure la, consiste à verser dans la capsule 10a un volume précis d'une solu15 tion 11, en concentration bien déterminée, de la substance chimique dont il s'agit de préparer une unité solide. Pour des raisons qui apparaîtront plus loin, la solution 11 ne doit pas remplir la totalité du volume utilisable de la capsule. A titre indicatif, la solution occupe seulement les 2/3 de ce volume, soit 0,2 ml dans 20 l'exemple donné. Typiquement, lorsque la substance en question est de l'ATP, la solution utilisée est une solution aqueuse de cette substance. Ainsi, lorsque sa concentration est de 10 4M et que le volume introduit dans la capsule est de 0,2 ml, cela correspond à une unité 25 de 2.10'8 mole d'ATP. Il est avantageux, dans le cas de l'ATP, d'utiliser comme solvant de l'eau déminéralisée et stérilisee contenant 0,1 % d'azide de sodium (NaN3) agissant en tant qu'agent biocide. En variante, de l'agar-agar peut être ajouté au solvant. La 30 solution ainsi obtenue se gélifiant au-dessous de 45 C, il est donc nécessaire, pour réaliser la mise en solution de l'ATP et le remplissage de la gélule, de travailler à une température supérieure à cette valeur. La deuxième étape du procédé, illustrée par la figure lb, 35 consiste à placer la capsule 10a dans une enceinte réfrigérante 12 afin de congeler la solution 11, désignée alors par la référence 13. Typiquement, la température de l'enceinte est de -40 C. Apres congélation totale de la solution, comme le montre la figure lc, une solution 14, destinée à former un bouchon dont le rôle apparaîtra plus loin, est introduite dans la partie supérieure de la capsule 10a. Dans l'exemple choisi, cette solution occupe un 5 volume de 0,1 ml, de sorte que la capsule 10a se trouve alors totalement remplie. La solution 14 est avantageusement formée à partir d'une solution aqueuse à 1,5 % d'agar-agar contenant 0,1 % d'azide de sodium comme agent biocide. Cette solution est préalablement stéri10 lisée par autoclavage pendant 15 minutes à une température de 121'C. Elle est ensuite refroidie à 45 C environ, température à laquelle elle est introduite dans la capsule sur la solution congelée 13. Comme l'illustre la figure ld, la capsule lOa est alors immédiatement replacée dans l'enceinte 12 à -40 C o la solidification de 15 la solution 14 provoque la formation d'un bouchon 15. Il faut noter que de la gélatine peut être utilisée en lieu et place d'agar-agar. L'étape suivante du procédé, représentée sur la figure le, est la sublimation des solvants dans un lyophilisateur 16. Typiquement, 20 la lyophilisation est effectuée pendant 12 heures. Lors de cette opération de séchage, c'est le solvant du bouchon 15 qui est éliminé en premier et laisse alors subsister une structure poreuse d'agaragar ou de gélatine. Cette structure constitue un bouchon poreux 17 formant une barrière qui permet l'élimination du solvant de la 25 solution 13 mais s'oppose au passage de la substance qu'elle contient. Celle-ci se retrouve finalement seule, à l'état solide, désignée par la référence 18, emprisonnée sous le bouchon poreux 17. Il ne reste plus alors, comme le montre la figure if, qu'à refermer la capsule en disposant sur la partie remplie 10a la partie 30 lob formant couvercle. En variante, le couvercle lob peut être remplacé par un simple bouchon de cire ou de paraffine 19 déposé sur le bouchon poreux 17, comme représenté sur la figure If'. Ainsi donc est obtenu un élément comportant une capsule 10, 35 soit en deux parties 10a - lob emboîtées l'une dans l'autre (figure if), soit en une seule partie 10a obturée par un bouchon de cire ou de paraffine 19 (forme If') et, enfermés dans cette capsule, une 2602434 substance chimique 18 à l'état solide et un bouchon poreux 17 disposé sur celle-ci. Bien entendu, et comme déjà mentionné, l'ATP n'est pas la seule substance qui peut être mise en capsule selon le procédé de l'inven5 tion. Des éléments peuvent être réalisés, par exemple, avec l'adénosinedisphosphate (ADP) et l'adénosine-monophosphate (AMP) qui constituent avec 1'ATP les trois adénines nucleotides et ont sensiblement les mêmes propriétés que l'ATP, ou avec l'apyrase, la pyruvate-kinase (PK), la phosphoenolpyruvate (PEP), la myokinase... 10 ou des mélanges de ces substances. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un élément comportant une quantité déterminée d'une substance donnée, à l'état solide, caractérisé en ce qu'il consiste à: - introduire dans une capsule, sans la remplir complètement, un volume déterminé d'une solution de ladite substance en concentration déterminée, ladite capsule ayant la propriété de se désagréger au contact d'un réactif approprié et/ou sous l'effet d'une action mécanique donnée; - congeler ladite solution; - obturer la capsule par un bouchon poreux déposé sur la solution congelée; - éliminer le solvant de ladite solution par lyophilisation; et - fermer la capsule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite substance comprend une adénine nucléotide, du groupe formé par l'adénosine-triphosphate, l'adénosine-diphosphate et l'adénosi- nemonophosphate. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le 20 solvant est de l'eau déminéralisée et stérilisée. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le solvant est une solution d'agar-agar. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouchon poreux est formé à partir 25 d'une solution d'agar-agar ou de gélatine versée sur la solution congelée, le solvant de cette solution d'agar-agar ou de gélatine étant éliminé lors de la lyophilisation pour laisser subsister une structure d'agar-agar ou de gélatine formant ledit bouchon poreux. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la 30 solution utilisée pour former le bouchon poreux est une solution aqueuse à 1,5 % d'agar-agar ou de gélatine. 7. Procédé selon l'une des revendications 2, 4 et 6 caractérisé en ce que le solvant contient un agent biocide. 8. Elément obtenu par le procédé selon l'une quelconque des 35 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une capsule capable de se désintégrer au contact d'un réactif chimique 7 2602434 et/ou sous l'effet d'une action mécanique et, à l'intérieur de cette capsule: - une quantité déterminée d'une substance chimique à l'état solide; et - un bouchon poreux disposé sur ladite substance. 9. Elément selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite capsule est réalisée en l'un des produits du groupe comprenant la gélatine, l'agar-agar, l'amidon, la cellulose et le polystyrène. 10. Elément selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la capsule est réalisée en deux parties s'emboîtant l'une dans l'autre, à l'instar des capsules utilisées pour les gélules médicales. 11. Elément selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé 15 en ce que la capsule est obturée par un bouchon de cire ou de paraffine.