Brevet FR2688422A1 — publié le 19930917

La présente invention concerne essentiellement L'utiLisa- tion de polysaccharides ayant des fonctions alcools primaires pour la fabrication de microcapsules ou microsphères, des microcapsules ou microsphères ainsi réalisées, un procédé de fabrication de telles microcapsules ou microsphères et des compositions cosmétiques, pharmaceutiques ou alimentaires en contenant. Le déposant a déjà décrit dans Le document FR-A-2 642 329 l'utilisation de solutions d'atélocollagène et de glycosaminoglycannes pour la fabrication de microcapsules, les microcapsules elles-mêmes, leur procédé de fabrication ainsi que des compositions cosmétiques, pharmaceutiques ou alimentaires en contenant. Ces microcapsules à paroi mixte atélocollagèneglycosaminoglycanne donnent entière satisfaction. Cependant, il peut etre très intéressant, dans certains cas, d'utiliser des microcapsules ou microsphères réalisées à partir de matériaux issus du règne végétal ou obtenus par fermentation microbienne. Il a également été proposé la fabrication de microcapsu les par polymérisation interfaciale de monomère synthétique, plus particulièrement sur des diamines de synthèse de manière à former des fonctions amides de la même manière que lors de La synthèse chimique du Nylon, ce qui permet de constituer une enveloppe résistante autour de la capsule. Le coeur de la capsule n'intervient pas dans la réaction de polymérisation et peut être constitué de protéine (FR-76 34 482 et FR-79 2012) de polysaccharide (US-4 322 311). Il a également été proposé la fabrication de capsules à base de protéine réticulée par des dérivés de diacide (FR-A-1 415 039) ou par du glutaraldéhyde (W0-82/00660). Il a également été proposé de fabriquer des capsules dont La paroi est à base de polysaccharides réticulés ioniquement par des cations mono- di- ou trivalents (US-A-4 495 288) ou à L'aide de molécules polycationiques de haut poids moléculaire EP-A1-0 301 777 ; US-A-4 407 957 ; US-A-4 391 309). Il a également été proposé de fabriquer des capsules à base de polysaccharides aminés, par exemple le chitosane, réticulés avec des agents bifonctionnels comme le glutaraldéhyde (W0-82/00660). La présente invention a pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution permettant de fabriquer des microcapsules ou des microsphères à base d'une matière première d'excellente biocompatibilité, de biodégra dabilité totale, d'assimilation complète, d'innocuité totale, provenant d'un matériau biologique renouvelable, et pouvant être présente non seulement dans Le règne animal, mais aussi dans le règne végétal et pouvant aussi être produite par fermentation microbienne. Ce nouveau problème technique est résolu pour la première fois d'une manière satisfaisante, peu coûteuse, utilisable à l'échelle industrielle, notamment alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention concerne l'utilisation de polysaccharides ayant des fonctions alcools primaires pour la fabrication de microcapsules ou de microsphères qui, de préférence, contiennent un principe actif, notamment alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. Dans ce cadre, les polysaccharides à fonction alcool primaire ont de préférence un poids moléculaire supérieur à 5 000 daltons. En outre, ces polysaccharides à fonction alcool primaire présentent avantageusement de 1 à 4 fonctions alcools primaires par motif di-osidique. Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne aussi des microcapsules ou des microsphères caractérisées en ce qu'elles comprennent une paroi en polysaccharide ayant des fonctions alcools primaires réticulées, de préférence par réticulation interfaciale, à L'aide d'un agent de réticulation de préférence constitué par un dichlorure d'acide ou un anhydride d'acide. Selon un mode de réalisation avantageux, le polysaccharide à fonction alcool primaire précité présente un poids moléculaire supérieur à 5 000 daltons. Selon un mode de réalisation préféré, le polysaccharide précité comprend de 1 à 4 fonctions alcools primaires par motif diosidique. Selon un mode de réalisation particulier, les polysaccharides à fonction alcool primaire précités sont choisis parmi le groupe consistant en - les gatactomannanes, par exemple galactomannanes issus de guar tels que Viscogum (SANOFI), ou de caroube tels que ceux commercialement disponibles sous le nom de Lygomme &commat; (SANOFI) ou Meypro-Fleur #, ou Meyprodyn # (MEYHALL) ; - les carraghénanes tels que ceux extraits des algues rouges comme ceux commercialement disponibles sous le nom de Satinage ou Satiagum (SANOFI) ; - Les glucomannanes, tels que ceux issus du KONJAC, tels que ceux commercialement disponibles sous le nom de Nutricol#, (FMC Corporation) ou de Propol # (SHIMITZU) ; - les gommes naturelles ; - l'amylose ou l'amylopectine et leurs mélanges qui sont extraits des végétaux ou de leurs fruits comme par exemple du blé, du mais, du pois ou de la pomme de terre ; - les polysaccharides à fonction alcool primaire issus de fermentation comme Le Xanthane (KELKO), le Gellane (KELKO) ou le Curdlane (TAKEDA). Selon un mode de réalisation avantageux, les microcapsu les ou microsphères précitées contiennent un actif hydrosoluble, hydrodispersible, insoluble ou liposoluble, soit présent dans la paroi des microcapsules ou microsphères, soit encore encapsulé à l'intérieur desdites microcapsules ou microsphères. Il peut s'agir d'un principe actif alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. Selon un troisième aspect, la présente invention fournit également un procédé de fabrication des microcapsules ou des micro sphères précitées, caractérisé en ce qu'on disperse ou dissout un polysaccharide ayant des fonctions alcools primaires en phase aqueuse, en obtenant une phase aqueuse contenant en dispersion ou à L'état dissous ledit polysaccharide, puis cette phase aqueuse contenant le polysaccharide est mise en contact avec une phase organique non miscible à L'eau contenant un agent de réticulation ayant des fonctions capables de réagir préférentiellement avec les fonctions alcools primaires du polysaccharide, pour réaliser une réticulation interfaciale entre les fonctions alcools primaires du polysaccharide et les fonctions réactives de L'agent de réticulation, pendant une durée suffisante pour obtenir lesdites microsphères ou microcapsules, qui sont ensuite séparées du mi lieu réactionnel par tout moyen de séparation. Selon une variante de réalisation du procédé selon l'in- vention, L'agent de réticulation est un di ch Lorure d'acide ou un di-anhydride d'acide en formant ainsi des liaisons esters. Selon une caractéristique préférée, L'agent de réticulation est choisi parmi le dichlorure d'acide téréphtalique, le dichlorure d'acide phtalique, le dichlorure d'acide sébacique, le dichlorure d'acide succinique, le dichlorure ou le trichlorure d'un acide tricarboxylique comme t'acide citrique ou un di-anhydride d'acide comme le di-anhydride succinique. Selon un autre mode particulier de réalisation du procédé selon l'invention, la phase organique insoluble dans t'eau ou hydrophobe comprend une huile végétale, un ester d'acide gras, une huile minérale, un silicone ou un solvant organique apolaire, en particulier l'hexane, le cyclohexane ou le chloroforme. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, Le polysaccharide utilisé selon l'invention contenant des fonctions alcools primaires présente un poids moléculaire supérieur à 5 000 daltons. Selon une autre variante de réalisation particulière, la concentration en polysaccharide à fonction alcool primaire est comprise entre 0,2% et 30% en poids de la phase aqueuse. Selon une autre variante de réalisation particulièrement avantageuse du procédé selon l'invention, la phase aqueuse est une phase aqueuse alcaline, c'est-à-dire dont le pH est un pH alcalin, donc supérieur à 7. Un domaine de pH préféré est un domaine de pH compris entre environ 7,1 et environ 10. Comme base pour amener la phase aqueuse à un pH basique, on peut utiliser un tampon ammoniaque, borate, phosphate ou carbonate. Selon une variante de réalisation particulièrement avantageuse, la phase aqueuse, de préférence basique précitée, est émulsionnée, éventuellement à L'aide d'un agent émulsionnant dans une phase huileuse. Comme agent émulsionnant, on peut utiliser par exemple les produits commercialisés par ICI tels que les "SPAN G les "TWEEN ', les "BRI ss ', les "ARLACEL QR. Les proportions en poids de L'agent réticulant à mettre en oeuvre par rapport au poids de la solution polysaccharidique utilisée varient entre 20 et 60%, mais sont préférentiellement situées entre 30 et 45%. Le temps de réticulation interfaciale peut varier dans de larges limites et dépend de la matière première utilisée, de L'agent de réticulation, de la nature des phases ainsi que de la dimension des microcapsules ou des microsphères recherchées. Ce temps de réticulation interfaciale est relativement long et variera en général entre 15 min et 24 h et en particulier voisin de 90 min. Selon une autre variante de réalisation avantageuse, on peut mélanger intimement avec La phase aqueuse contenant le polysacharide un actif hydrosoluble, hydrodispersible, insoluble ou liposoluble. Cet actif peut être en particulier à usage alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. Lorsqu'il s'agit d'un principe actif liposoluble, on peut utiliser en outre un agent stabilisateur d'émulsion tel qu'un col- loide, une macromolécule, un agent émulsionnant synthétique ou naturel. Selon une variante de réalisation particulière, lorsque le polysaccharide n'est pas soluble à La température ambiante dans la phase aqueuse, de préférence alcaline, on peut procéder à une étape de chauffage pendant une durée suffisante pour dissoudre totalement le polysaccharide et on refroidit la phase aqueuse à la température ambiante. En général, un chauffage à environ 900C pendant 1 h est suffisant pour dissoudre totalement le polysaccharide. On peut réaliser la séparation des sphères ou capsules obtenues après réticulation par tout moyen approprié, notamment par décantation naturelle ou par centrifugation. On peut également effectuer un ou plusieurs lavages de ces sphères ou capsules. Selon une variante de réalisation particulière, on peut aussi ensuite mettre les sphères ou capsules en suspension dans un gel, une phase silicone ou une phase liquide, en fonction des applications envisagées. Les sphères ou capsules à base de polysaccharide à fonction alcool primaire réticulé selon l'invention peuvent être utilisées dans des formulations alimentaires, cosmétiques ou pharmaceutiques. Ainsi, selon un quatrième aspect, la présente invention couvre aussi une composition alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique, caractérisée en ce qu'elle comprend des microcapsules ou des microsphères à paroi de polysaccharide ayant des fonctions alcools primaires réticulées par un agent de réticulation qui, de préférence, contiennent au moins en partie une substance présentant un intérêt alimentaire, pharmaceutique ou cosmétique. Selon un cinquième aspect, la présente invention couvre encore un procédé de préparation d'une composition alimentaire, pharmaceutique ou cosmétique, caractérisé en ce qu'on utilise au moins en partie des microcapsules à paroi en polysaccharide à fonctions alcools primaires réticulées par un agent de réticulation, qui, de préférence, contiennent au moins en partie une substance présentant un intérêt alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique ; éventuellement dans un excipient acceptable en alimentaire, en cosmétique ou en pharmaceutique. La dimension des capsules ou des sphères sera généralement comprise entre 5 pm et 900 pm. La dimension des capsules ou sphères peut être réglée en réglant la vitesse d'agitation lors de la réticulation interfaciale, comme cela est bien connu à L'homme de l'art. Dans la description et les revendications, Les termes microcapsules ou microsphères sont utilisés indifféremment de manière équivalente pour désigner des particules comportant à l'in- térieur un espace permettant l'encapsulation d'un principe actif, en particulier dans une phase aqueuse ou non. Les capsules ou sphères selon la présente invention, à base de polysaccharide contenant des fonctions alcools primaires, présentent une biocompatibilité excellente puisque les polysaccharides utilisés ne sont pas cytotoxiques, une biodégradabilité totale puisque les polysaccharides utilisés sont facilement biodégradables par exemple par des amylases bactériennes ; leur assimilation est complète car les résidus de dégradation sont des oses simples qui peuvent être utilisés directement par la cellule comme source d'énergie ; leur toxicité est quasiment nulle puisque des tests d'irritation orale, cutanée, occulaire qui ont été réalisés par les inventeurs ont démontré leur totale innocuité in vitro et in vivo chez l'animal. D'autre part, Les polysaccharides ayant des fonctions alcools primaires sont obtenus à partir de matériaux biologiques renouvelables. Ils sont largement répandus dans la nature puisqu'on les trouve non seulement chez les animaux, mais aussi dans les micro-organismes ainsi que dans les végétaux supérieurs et les algues où ils représentent plus de 75% de leur poids sec. De plus, les polysaccharides permettent un excellent piégeage des principes actifs y compris ceux ayant une faible masse moléculaire, soit dans la paroi, soit par encapsulation à l'intérieur des sphères ou capsules. L'invention permet d'utiliser des polysaccharides à fonction alcool primaire provenant en particulier de fermentation microbienne ou de végétaux ce qui permet de s'affranchir de l'uti- lisation de produits extraits du règne animal. Dans le cas de la présente invention, par usage pharmaceutique, on entend aussi bien L'usage pharmaceutique dans le cadre de la médecine anima le ou de la médecine humaine. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence à plusieurs exemples de l'invention donnés simplement à titre d'illustration et qui ne sauraient donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les exemples, les pourcentages sont donnés en poids sauf indication contraire. ExempLe 1 : Sphères poLysaccaridiques standards (5 à 900 micromètres) 1. Une préparation de poLysaccharide de caroube est préparée comme suit 6,4 kg de farine de caroube (Lygomme, SANOFI) sont mis suspension dans 400 kg d'eau déminéralisée froide. La préparation est chauffée à 90 C pendant 1 h afin d'obtenir une solvatation com plète des channes polysaccharidiques. La solution très visqueuse obtenue est mise à refroidir jusqu'à température ambiante. 20 kg de NaHC03 sont alors ajoutés à la préparation sous forte agitation. Après dissolution compLète, le pH se stabilise à une va leur comprise entre 8 et 8,4. 2. Préparation de L'émuLsion 50 kg de préparation précédemment décrite sont émulsion nés dans une phase huileuse telle que 150 l de DRAGOXAT (DRAGOCO) et 10,5 l de SPAN 85 (ICI). Suivant la taille des sphères désirée, l'agitation est effectuée à L'aide d'un agitateur mécanique (taille comprise entre 100 et 900 microns), ou d'un ULtra-turax Q tournant à 7 000 tr/min (taille comprise entre 5 et 100 microns). 3. RéticuLation des sphères formées Une phase huileuse comprenant 200 l de DRAGOXAT et 18 kg de dichlorure d'acide téréphtalique est préparée sous agitation. Après dissolution complète du dichlorure d'acide, la phase huileuse est rajoutée sous agitation, à l'émulsion décrite en (2). L'ensemble est laissé sous agitation pendant 90 min, afin de provoquer une polymérisation entre le diacide activé d'une part, et les fonctions alcools du polysaccharide d'autre part. Cette réaction est favorisée en mi lieu basique, et des temps de réaction relativement longs sont nécessaires pour que la réticulation soit suffisamment intense. 4. Présentation des sphères Après réaction, les sphères sont récupérées par décantation ou par centrifugation, suivant leur taille. Elles sont lavées plusieurs fois, puis sont mises en suspension dans un gel ou une solution, organique ou minéral. Elles peuvent être utilisées telles quelles en alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. ExempLe 2 : Sphères poiysaccharidiques coLorées Au cours de L'étape (2) de l'exemple 1, 0,75 kg de pigment nacré (FLAMENCO) sont ajoutés aux 50 kg de La préparation polysaccharidique. Toutes les autres étapes sont identiques par ailleurs. On peut également encapsuler de nombreux pigments insolubles et la couleur des sphères est modifiable à souhait. ExempLe 3 : Sphères poLysaccharidiques contenant un actif aqueux Au cours de L'étape (1), 8,8 kg de farine de caroube sont mis en suspension dans 400 kg d'eau déminéralisée. Au cours de L'étape (2), on rajoute à 30 kg de la préparation décrite en (1) 20 kg d'une solution aqueuse contenant le principe actif. Citons pour exemple un extrait aqueux de GINKGO BILOBA, ou d'ORCHIDEE ou de tout autre végétal. Après mélange intime des deux composés, la préparation est émulsionnée, les sphères sont réticulées puis lavées comme décrit dans l'exemple 1. ExempLe 4 : Sphères poLysaccharidiques contenant une poudre hydrosoLubLe ou un actif sous forme insoLubLe Comme pour l'exemple 3, une préparation de farine de caroube est réalisée, puis à 45 kg de cette préparation sont ajoutés 1 à 10 kg d'un principe actif pulvérulent hydrosoluble ou insoluble. Citons comme exemple des actifs ainsi encapsulés, des extraits végétaux (ALBAN, MULLER, WILLIAM RANSOM), des principes actifs pulvérulents animaux ou végétaux, des plantes ou des algues micronisées, ou tout autre extrait sec. Après mélange intime, la préparation est émulsionnée, les sphères sont réticulées puis lavées comme décrit dans l'exemple 1. ExempLe 5 : Sphères poLysaccharidiques contenant un actif huiLeux ou LiposoLubLe Après préparation du gel de polysaccharide comme décrit dans l'exemple 1, une première émulsion huile dans eau est réalisée, en présence ou non d'un agent stabilisateur d'émulsions (col- loides, macromolécules, émulsionnants), où la phase huileuse est la phase contenant le principe actif, et où la phase aqueuse est le gel polysaccharidique. Ainsi par exemple, à 30 kg de la préparation polysaccharidique sont ajoutés 1 à 20 kg d'une phase huileuse comme le pal- mitate de vitamine A ou l'acétate de vitamine E. Après agitation vigoureuse par tout moyen mécanique susceptible de réaliser une très fine émulsion (turbine, Ultra-turax, ultra-sons), le mélange intime est émulsionné, les sphères sont réticulées puis lavées comme décrit dans l'exemple 1. Dans tous les exemples précédents, il a été utilisé les mots sphères mais ceux-ci incluent aussi tes capsules. D'autre part, les sphères ou capsules obtenues peuvent être utilisées telles quelles en alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. Dans ce cadre de préférence, un principe actif est également encapsulé comme cela est par exemple décrit aux exemples 3 à 5. Par ailleurs, les exemples ont été donnés en utilisant comme polysaccharide une farine de caroube exempte de galactomannanes. On peut aussi utiliser comme polysaccharides des carraghénanes, des glucomannanes, des gommes naturelles, de l'amylose ou amylpectine ou des polysaccharides issus de fermentation. Cependant, il est préféré d'utiliser un galactomannane, en particulier Le caroube, car on obtient de très bons rendements avec une procédure simple, utilisable à l'échelle industrielle, notamment alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. Ainsi, l'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons. REVENDICATIONS 1. Utilisation de polysaccharides ayant des fonctions alcools primaires pour la fabrication de microcapsules ou microsphères qui, de préférence, contiennent un principe actif, notamment alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. 2. Microcapsules ou microsphères, caractérisées en ce qu'elles comprennent une paroi en polysaccharide ayant des fonctions alcools primaires réticulées de préférence par réticulation interfaciale par un agent de réticulation, de préférence constitué par un dichlorure d'acide ou un anhydride d'acide. 3. Microcapsules ou microsphères selon la revendication 2, caractérisées en ce que le polysaccharide précité présente un poids moléculaire supérieur à 5 000 daltons. 4. Microcapsules ou microsphères selon la revendication 2 ou 3, caractérisées en ce que le polysaccharide précité comprend de 1 à 4 fonctions alcools primaires par motif di-osidique. 5. Microcapsules ou microsphères selon L'une des revendications 2 à 4, caractérisées en ce que le polysaccharide précité est choisi parmi les galactomannanes, les carraghénanes, les glucommanannes, les gommes naturelles, l'amylose ou L'amylopectine et Leurs mélanges, les polysaccharides issus de fermentation. 6. Microcapsuîes ou microsphères selon L'une des revendications 2 à 5, caractérisées en ce qu'elles contiennent un principe actif alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. 7. Procédé de fabrication de microcapsules ou microsphères, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes on disperse ou dissout en phase aqueuse un polysaccharide ayant des fonctions alcools primaires en obtenant une phase aqueuse contenant en dispersion ou à L'état dissous Ledit polysaccharide, on met en contact ladite phase aqueuse avec une phase organique non miscible à L'eau et contenant un agent de réticulation ayant des fonctions capables de réagir préférentiellement avec les fonctions alcools primaires du polysaccharide, pour réaliser une réticulation interfaciale pendant une durée suffisante pour obtenir des microsphères ou microcapsules qui sont ensuite séparées du mi lieu réactionnel par tout moyen de séparation. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on utilise une phase aqueuse alcaline, ayant un pH supérieur à 7, en particulier compris entre environ 7,1 et environ 10. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé ce qu'on utilise comme agent de réticulation un dichlorure d'acide ou un di-anhydride d'acide en formant ainsi des liaisons esters. 10. Procédé selon L'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que Le polysaccharide précité est présent dans la phase aqueuse à une concentration comprise entre 0,2% et 30% en poids de ladite phase aqueuse. Il. Procédé selon L'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le polysaccharide précité est chauffé pendant une durée suffisante pour obtenir une dissolution totale du polysaccharide, puis la phase aqueuse est refroidie jusqu'à la température ambiante. 12. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'on utilise comme phase organique une huile végétale, un ester d'acide gras, une huile minérale, un silicone ou un solvant organique apolaire, en particulier l'hexane, le cyclohexane ou le chloroforme. 13. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 12, caractérisé en ce qu'on réalise une émulsion en utilisant un agent émulsionnant dans une phase huileuse. 14. Procédé selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'on mélange intimement avec la phase aqueuse contenant le polysaccharide un actif hydrosoluble, hydrodispersible insoluble ou liposoluble. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que, lorsqu'il s'agit d'un actif liposoluble, on utilise un agent stabilisateur d'émulsion, par exemple un colloïde, une macromolécule ou un émulsionnant synthétique ou naturel. 16. Procédé selon l'une des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que la proportion en poids de l'agent réticulant par rapport au poids de la solution polysaccharidique varie entre 20 et 60 %. 17. Composition alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique, caractérisée en ce qu'elle comprend des microcapsules ou microsphères à paroi en polysaccharide à fonction alcool primaire réticulées par un agent de réticulation qui, de préférence, contiennent au moins en partie une substance présentant un intérêt alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique. 18. Procédé de préparation d'une composition alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique, caractérisé en ce qu'on utilise au moins en partie des microcapsules ou microsphères à paroi en polysaccharide ayant des fonctions alcools primaires réticulées par un agent de réticulation, lesdites microcapsules ou microsphères contenant de préférence au moins en partie un principe actif alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique.