Brevet FR2769853A1 — publié le 19990423

NOUVEAU PROCEDE D'OBTENTION DE MICROSPHERES ET LES PRODUITS AINSI REALISES La présente invention s'adresse au domaine de la chimie thérapeutique ou alimentaire et plus spécialement à la réalisation de nouvelles formes galéniques. L'invention a plus particulièrement pour objet la réalisation de microsphères pleines ou creuses destinées à recevoir des principes actifs pharmaceutiques, des produits alimentaires ou chimiques logés dans la matrice ou dans les parois de celles-ci. L'invention a spécifiquement pour objet un nouveau procédé d'obtention de microsphères de distribution granulométrique déterminée contenant un principe actif en utilisant un agent matriciel en solution hydroalkanolique en présence d'un agent tensio-actif, en formant une émulsion /w de cet agent matriciel, en laissant diffuser l'alkanol des gouttelettes d'émulsion vers la phase continue de manière à former dans la gouttelette un coprécipité d'agent matriciel et de principe actif, de séparer les microsphères, de les laver et de les sécher pour recueillir des microsphères pleines. L'invention concerne également un procédé d'obtention de microsphères creuses dans lequel on disperse l'agent matriciel insoluble dans l'eau et le principe actif dans un alkanol, puis on mélange à l'eau pour former une émulsion /w répartie en gouttelettes dans une phase aqueuse continue, on laisse l'alkanol diffuser vers la phase aqueuse, pour assurer la solidification de la paroi de la gouttelette puis on effectue la séparation des microsphéres, le lavage et le séchage de manière à recueillir des microsphères creuses. Dans ce procédé, le polymère matriciel insoluble est notamment un polymère d'ester acrylique, neutre ou chargé, ionique ou non, commercialisé notamment par la firme Rôhm Pharma GmbH sous les dénominations Eudragit RS, Eudragit RL, Eudragit S, Eudragit L, Eudragit E, Eudragit NE. Ces polymères ont déjà été largement utilisés dans la littérature en tant que matériau d'enrobage polymérique pour le développement de microcapsules et de microsphéres (S.Benita J of Controlled Release 12 (1990) 213). L'intérêt des polymères acryliques est qu'ils peuvent procurer un masquage du goût du principe actif ou qu'ils permettent une libération contrôlée de celui-ci. La technique des microsphères trouve son origine dans la recherche de formes pharmaceutiques à libération programmée en réalisant des formes qui ne sont pas attaquées ou délitées en milieu stomacal. Une des premières tentatives a donc consisté dans la réalisation de coquilles globulaires vides ayant une densité moindre que celle du suc gastrique ou intestinal de façon à permettre à la coquille de flotter à la surface du suc et à permettre une persistance plus grande dans l'estomac. Un tel type de formulation a été décrit initialement avec des polymères inertes comme le polystyrène puis avec des mélanges d'hydrocolloïdes qui au contact avec les sucs gastrique et intestinal gonflent et forment une masse gélatineuse lisse à la surface (Y. Kawashima, Int. J of Pharmaceutics 75 (1991) 25). Ce genre de particules possède une densité moindre et flotte à la surface du suc gastrique ou intestinal. Par la suite, on a davantage préconisé l'utilisation de microsphères formées de polymères inertes chimiquement mais biodégradables comme le polylactide (Wakiyama, Chem Pharm Bull. 30 (1982) 2621) ou l'acide polyglycolique (T.Sato Pharm. Research 5 (1988) 21) ou des mélanges polylactidelpolyglycolide (Sanders J.Pharm. Sci. 73 (1984) 1294). En fait la technique des microsphères a pris toute son importance avec les travaux effectués par Y.Kawashima J.Pharm. Sci 73 (1984) 1535 en mettant au point la technique dite de cristallisation sphérique pendant la cristallisation, en utilisant un mélange binaire ou ternaire de solvants les uns hydrophiles (éthanol) les autres lipophiles (chloroforme ou dichlorométhane). Cette technique s'est développée par l'utilisation des polyacrylates comme polymères matriciels à la surface de la gouttelette d'émulsion, de façon à réduire la vitesse de dissolution et à présenter une surface uniforme couverte par le polymère. Des micropores de faibles dimensions (diamètre Pour réaliser des microsphères présentant une surface continue, ayant une porosité déterminée, une résistance mécanique appropriée et un temps de libération du principe actif contrôlée, un grand nombre de facteurs doivent être pris en considération. Un des éléments importants est la vitesse de diffusion du solvant de la gouttelette d'émulsion O/w vers la phase aqueuse à l'étape initiale. Selon les travaux de Y.Kawashima (J.Micro Encapsulation 10 (1993) 329), ce facteur est déterminant. Si la vitesse de diffusion du solvant est trop rapide les gouttelettes d'émulsion /w ne peuvent pas se former. Au contraire la diffusion trop lente du solvant conduit à l'agglomération de microsphères pendant le traitement. C'est ainsi que la littérature indique que des microsphères contenant du Kétoprofène n'ont pas pu être réalisées par micro encapsulation par la méthode de diffusion du solvant en émulsion (en employant l'éthanol comme solvant) en raison du fait que la lente diffusion du solvant entraînait une forte agglomération. C'est la raison pour laquelle les expérimentateurs antérieurs ont incorporé en général au solvant un agent tensio-actif du type sucrose-ester pour faciliter la diffusion du solvant et éviter l'agglomération des micro particules. Les Demandeurs ont trouvé maintenant que l'utilisation aux fins de formation des microsphères d'un solvant organique volatil non miscible à l'eau comme un solvant halogéné et en particulier le chloroforme ou le chlorure de méthylène, n'était pas indispensable et qu'il était possible de réaliser des microsphéres d'une granulométrie déterminée en utilisant les paramètres suivants: - le ratio polymère matriciel / principe actif pharmaceutique, produit alimentaire ou chimique - la nature et la quantité d'agent tensio-actif - la nature et la quantité de solvant utilisé - la vitesse, le temps et le type d'agitation - le mode de filtration des particules - la température et le type de séchage - la température de manipulation Dans le procédé mis au point selon l'invention, la formation d'une émulsion ol en fines particules et la diffusion du solvant des gouttelettes vers le milieu continu dépendent en premier lieu de la présence d'un agent tensio-actif et de la nature du polymère matriciel. On a constaté en particulier qu'avec le polymère acrylique Eudragit S 100 on formait des microsphères creuses et qu'avec les polymères acryliques Eudragit RL 100 et Eudragit RS 100 on formait des microsphères pleines. La différence pourrait venir du fait que les agents matriciels utilisés dans les deux types d'application ont des perméabilités différentes. La différence pourrait venir en particulier de la migration du solvant organique des gouttelettes vers la phase aqueuse qui: . dans le cas de l'Eudragit S 100 se ferait difficilement et aurait donc tendance à amener le polymère en périphérie (polymère imperméable et insoluble dans les conditions opératoires utilisées), . dans le cas des Eudragit RS 100 et RL 100 se ferait plus facilement sans drainer la matrice en périphérie (polymère perméable). Dans le cas de microsphères creuses, le solvant miscible à l'eau subit une contrediffusion vers la phase aqueuse. De cette façon, il ne reste plus qu'une seule phase à l'intérieur des cavités de la particule, de telle sorte que le lavage et le séchage amènent l'évaporation complète de l'eau contenue dans la microsphère, laissant une cavité intérieure entièrement vide ou simplement remplie d'air. Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que les microsphères pleines ou creuses contiennent un ou plusieurs principes actifs pharmaceutiques, alimentaires ou chimiques. Le procédé selon l'invention permet que de tels principes actifs dissouts ou dispersés dans le solvant organique soluble dans l'eau soient incorporés dans les gouttelettes d'émulsion puis au fur et à mesure de la diffusion du solvant constituent un des éléments constitutif du coprécipité avec le polymère matriciel. Le principe actif est alors, après séchage, inclus dans la paroi ou la matrice de la microsphère où il est dissimulé aux agents physiques ou chimiques. La modification de la matrice s'effectue par variation de pH dans le cas où le polymère est sensible au pH ou simplement par contact en milieu aqueux dans le cas où le polymère n'est pas sensible aux variations de pH. Ce procédé permet d'obtenir des vitesses de libération déterminées pour les principes actifs, d'obtenir des tailles de particules homogènes et déterminées, et par le choix du milieu de solubilisation, d'obtenir une quantité de principe actif libéré contrôlée. L'invention concerne l'utilisation des microsphères obtenues selon le procédé de l'invention pour l'incorporation de principes actifs de saveur amère ou désagréable. L'invention conceme en particulier l'utilisation des microsphères pour l'incorporation de principes actifs médicamenteux à saveur désagréable ou amère pour l'obtention de formes galéniques insipides. Parmi les produits actifs médicamenteux présentant une saveur désagréable ou amère on pourra citer par exemple la quinine et ses sels, le Chloramphénicol, le Thiamphénicol, 'Ibuproféne, la N-acétylcystéine ou les sels de zinc. L'invention concerne aussi l'utilisation des microsphères obtenues selon l'invention pour l'incorporation de matières colorantes ou de produits édulcorants de manière à réaliser une forme d'utilisation industrielle ou alimentaire plus commode. L'invention concerne encore l'utilisation des microsphères selon l'invention en tant que forme à libération contrôlée de principes actifs. Les microsphères creuses chargées en principe actif notamment pharmaceutique peuvent être conçues pour être plus légères que le suc gastrique et flotter à sa surface. De cette façon l'attaque par le suc gastrique et le passage du principe actif devant la fenêtre d'absorption sont lents et prolongés. Les microsphères selon l'invention peuvent aussi trouver une utilisation comme vecteurs pour des médicaments ou des principes actifs peu solubles dans l'eau mais solubles dans le solvant organique. On pourra citer à cet égard des hormones stéroïdiennes comme 'oestradiol ou la progestérone, des dérivés d'acide phénylacétique ou phénylpropionique comme le kétoprofène, l'acide tiaprofénique ou I'indométacine, des dérivés des alcaloïdes de l'ergot de seigle, des agents antihistaminiques comme le tranilast, I'ibudilast ou le tazanolast, des agents de contraste iodés, de l'aspirine, des antibiotiques, des produits anticoccidiens nitrés, des agents exerçant un effet sur la coagulabilité sanguine, les antiépileptiques, les myorelaxants, les médicaments utilisés dans le traitement du diabète, les médicaments utilisés dans le traitement des dysfonctions thyroïdiennes, les diurétiques, les anorexigènes, les antiasthmatiques, les expectorants, les antitussifs, les mucorégulateurs, les décongestionnants, les hypnotiques, les antinauséeux, les agents hématopoïétiques, les uricosuriques, les extraits de végétaux, les agents de contraste. Les microsphéres selon l'invention peuvent aussi incorporer des principes actifs médicamenteux ayant une solubilité dans l'eau parmi les sédatifs gastro-intestinaux, les antiacides, les antalgiques, les anti-inflammatoires, les vasodilateurs coronariens, les vasodilateurs périphériques et cérébraux, les anti-infectieux, les antibiotiques, les antiviraux, les antiparasitaires, les anticancéreux, les anxiolytiques, les neuroleptiques, les stimulants du système nerveux central, les antidépresseurs, les antihistaminiques, les antidiarrhéiques, les laxatifs, les suppléments nutritionnels, les immunodépresseurs, les hypocholestérolémiants, les hormones, les enzymes, les antispasmodiques, les antiangoreux, les médicaments influençant le rythme cardiaque, les médicaments utilisés dans le traitement de l'hypertension artérielle, les antimigraineux, les médicaments anti-coagulants, les agents anti-thyroïdiens, les diurétiques, les anti-diurétiques, les médicaments anorexigènes, les médicaments anti-asthmatiques, les agents expectorants, les agents anti-tussifs, les mucorégulateurs, les décongestionnants nasaux, les médicaments hypnotiques, les médicaments anti-nauséeux, les modificateurs de la motricité gastrique etiou intestinale, les médicaments anti-anémiques, les agents uricosuriques, et/ou les agents de contraste. L'épaisseur de la paroi des microsphères ou le diamètre de la matrice régulé par une concentration efficace en polymère matriciel ainsi que le type de polymère constituent le paramètre important pour la détermination de la vitesse de libération du principe actif. Dans le procédé selon l'invention, la teneur en principe actif incorporé dans les microsphères pourra s'échelonner de 20 à 95 % sur le produit sec. La teneur en polymère matriciel incorporé dans les microsphères s'échelonne de 5 à 80 % sur le produit sec. L'alkanol utilisé pour solubiliser le principe actif et le polymère matriciel est un alkanol inférieur de préférence miscible à l'eau, notamment l'éthanol, I'isopropanol ou le butanol. La concentration en alkanol peut s'échelonner entre 0,5 et 10 %, de préférence de 0,5 à 4 %. Le polymère matriciel peut être également un polymère cellulosique comme par exemple les éthers ou les esters de cellulose, les méthacrylates, les polyméthacrylamides, les copolymères EVA (éthylène / acétate de vinyle), des glucides modifiés comme par exemple des amidons réticulés par l'épichlorhydrine, des polyvinylpyrrolidones, des polyvinylpolypyrrolidones ou des polyvinylpyrrolidones réticulées. A titre d'exemple, on citera l'hydroxyéthylcellulose, l'hydroxypropylcellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose, le polylactide, L'acide polyglycolique ou les mélanges polylactide/polyglycolide. L'agent tensio-actif incorporé à la phase aqueuse est un agent tensio-actif non ionique comme par exemple un Tween, un Span ou un Brij ou un agent tensio-actif anionique comme par exemple le laurylsulfate de sodium, le dodecyl sulfate de sodium ou le docusate de sodium, ou un agent tensio-actif cationique comme les sels d'ammonium quaternaires tels que le chlorure de cétalkonium, le bromure de cétrimonium, le stéarate de cétrimonium ou le chlorure de benzalkonium. La teneur en agent tensio-actif s'échelonne de O à 10 % sur le produit sec et de préférence de 0,1 à 7 %. On utilise de préférence un agent tensio-actif non ionique comme les poloxamères ou les poloxalènes (copolymères en blocs du type oxyde d'éthylène / oxyde de propylène). La filtration des microsphères s'effectue par aspiration par exemple sur une plaque de verre fritté ou sur un entonnoir filtrant ou par centrifugation en utilisant par exemple une centrifugeuse Guinard ou Rousselet et d'une manière générale en utilisant des dispositifs de filtration usuels en industrie. Le séchage s'effectue en général à une température variant de 25 à 100" C et de préférence entre 40 et 70" C. Le temps de séchage varie selon la température, I'appareillage utilisés, ainsi que selon le type de séchoir employé. La durée de séchage des microsphères entre 1 à 48 heures contribue notamment aux propriétés physiques de la matrice. L'agitation de l'émulsion est un facteur important et s'effectue pendant une période s'échelonnant de 10 à 120 minutes avec une vitesse d'agitation s'échelonnant de 100 à 10.000 min.. Par exemple, on peut moduler la taille, la consistance des microsphéres et le temps de libération du principe actif qui y est contenu. C'est ainsi que l'Eudragit RL 100 foumit des petites microsphères très poreuses alors que l'Eudragit RS 100 fournit des grosses microsphères très fermes. L'association de ces deux acrylates amène la formation de particules pleines, petites et fermes libérant in vitro au moins 85 % du principe actif en 45 minutes. En conclusion, il apparaît que l'invention ainsi définie comporte l'avantage d'une mise en oeuvre facile, de l'obtention de microsphères creuses sans solvant chloré, d'un aspect satisfaisant, d'une bonne reproductibilité, d'une granulométrie adaptée soit pour le masquage du goût de certaines molécules soit pour l'incorporation des principes actifs sous une forme soluble et en outre pour pouvoir contrôler le temps de dissolution des microsphères creuses. L'invention comporte l'avantage de ne pas nécessiter l'utilisation de solvant chloré comme le chloroforme ou le chlorure de méthylène, ce qui supprime les risques toxicologiques et écologiques liés à l'emploi et à l'élimination d'un tel solvant. L'invention comporte encore l'avantage de permettre la récupération et le recyclage de la phase hydroalkanolique contenant une partie ou la totalité de l'agent tensio actif de telle sorte qu'un volume moindre de solvant est utilisé et qu'une quantité plus faible d'eaux usées contenant des produits organiques est rejetée. EXEMPLE I Réalisation de microsphères creuses contenant de l'lbuprofène en tant que substance active. On choisit dans ce procédé comme polymère constitutif des particules insolubles à pH acide, I'Eudragit S 100 commercialisé par la société Rôhm Pharma. En tant qu'agent tensio-actif, on utilise le Span 60 qui est un tensio-actif non ionique. La composition centésimale de la formule utilisée pour la réalisation des microsphères creuses est la suivante (en produit sec): Eudragit S 100 14,01 % en masse Ibuprofène 82,26 % en masse Span 60 3,73 % en masse La concentration en matières sèches est d'environ 1,7 % en masse dans un mélange de solvant constitué d'environ 2,9 % d'éthanol et de 97, 1 % d'eau. L'Eudragit S 100 et l'lbuprofène sont solubilisés à température ambiante durant 15 minutes sous agitation magnétique dans l'éthanol. L'agent tensio-actif est solubilisé sous agitation magnétique à 80" C durant 20 minutes dans une fraction de l'eau puis rajouté au reste de la phase aqueuse dans le récipient de manipulation. Après dissolution de chacun des composants, la solution éthanolique est ajoutée progressivement à la solution aqueuse, sous agitation à 1 700 timin. à l'aide d'un mélangeur Ystral à température ambiante. Après achèvement de l'addition, la vitesse d'agitation est réduite à 300 timin. et poursuivie pendant 30 minutes. Au bout de ce temps, les particules sont récupérées par filtration sous vide et les microsphères obtenues sont lavées 3 fois à l'eau puis séchées à 50 C pendant 24 heures dans une étuve à plateaux ventilée. EXEMPLE Il Réalisation de microsphères pleines contenant de Illbuprofène en tant que substance active Comme polymère constitutif de la matrice, on a choisi un mélange de deux polymères acryliques estérifiés indépendants du pH, portant un groupe ammonium quaternaire. Il s'agit d'un mélange d'Eudragit RL 100 et d'Eudragit RS 100 tous deux commercialisés par la société Rôhm Ph arma. L'agent tensio-actif utilisé est un sorbitanne poly oxyéthylénique non ionique commercialisé sous la dénomination Span 60. La composition centésimale en produit sec de la formulation destinée à la réalisation de microsphères pleines est la suivante: Eudragit RS 100 10,95 % en masse Eudragit RL 100 14,60 % en masse Ibuprofène 68,61 % en masse Span 60 5,84 % en masse La concentration en matières sèches est d'environ 1,8 % en masse dans un mélange de solvant constitué d'environ 1,9 % d'éthanol et 98,1 % d'eau. L'lbuprofène et les Eudragit RS 100 et RL 100 sont mis en solution sous agitation magnétique à température ambiante dans de l'éthanol. L'agent tensio-actif est solubilisé sous agitation magnétique à 80" C durant 20 min dans une fraction d'eau puis ajouté au reste de la phase aqueuse dans le récipient de manipulation. Après complète dissolution de tous les ingrédients, la solution organique est ajoutée progressivement à la solution aqueuse sous agitation puissante (3 000 timin) à l'aide d'un mélangeur Ystral. Une fois l'addition terminée, on réduit la vitesse d'agitation à 1 200 timin et on poursuit l'agitation pendant 30 min. Au bout de cette période, les particules sont récupérées par filtration sous vide. Les microsphères pleines sont lavées 3 fois à l'eau puis séchées à 50 C pendant 24 heures dans une étuve à plateaux, ventilée. EXEMPLE III Extension d'échelle Le procédé de l'exemple I et de l'exemple Il peut être utilisé pour réaliser des microsphères à une échelle 8 fois supérieure à celle utilisée pour des essais de laboratoire. Les résultats obtenus en augmentant les quantités d'ingrédients et de solvants dans des proportions correspondantes permettent de présumer d'une industrialisation possible du procédé à une échelle encore plus grande. C'est ainsi qu'une transposition du procédé de réalisation des microsphères creuses a été effectuée à une échelle 40 fois supérieure à celle des essais en laboratoire. EXEMPLE IV Recyclage de la phase aqueuse Le procédé selon l'invention permet à l'échelle industrielle de récupérer une phase aqueuse lors de la filtration ou lors des lavages, qui contient en outre au moins une partie de l'agent tensio-actif soluble dans l'eau. Il est donc possible de réaliser une économie importante d'eau et d'éviter de rejeter dans les réseaux d'évacuation des quantités importantes d'eaux usées. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention de microsphères de diamètre déterminé renfermant un principe actif chimique, alimentaire ou pharmaceutique, dans lequel on utilise un agent matriciel en solution hydroalkanolique en présence d'un agent tensio-actif de manière à former une émulsion /w dudit agent matriciel, on laisse diffuser l'alkanol des gouttelettes d'émulsion vers la phase continue pour former dans les gouttelettes un coprécipité d'agent matriciel et de principe actif, on lave lesdites gouttelettes et on les séche pour recueillir des microsphères. 2. Procédé d'obtention de microsphères pleines selon la revendication 1, dans lequel on dissout un agent matriciel et le principe actif dans une solution hydroalkanolique en présence d'un agent tensio-actif, on forme une émulsion /w d'agent matriciel, on laisse diffuser l'alkanol des gouttelettes d'émulsion vers la phase aqueuse continue, on sépare les microsphères, on les lave, on les sèche et on les recueille. 3. Procédé d'obtention de microsphères creuses selon la revendication 1, dans lequel on disperse un agent matriciel et le principe actif dissout dans un solvant alkanolique de façon à former, en présence d'agent tensio-actif, avec l'eau une émulsion /w répartie en une phase aqueuse continue, en laissant l'alkanol diffuser vers la phase aqueuse pour assurer la solidification de la paroi de la gouttelette puis en effectuant la séparation des microsphères, le lavage et le séchage pour recueillir des microsphères creuses. 4. Procédé selon les revendications 1 à 3, dans lequel l'agent matriciel est un polymère d'ester acrylique ionique ou non, un polymère du type cellulosique, un polyoxyéthylène ou polyoxypropylène, un copolymère du type EVA ou un polymère de vinylpyrrolidone. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel l'agent matriciel du type acrylique est un de ceux commercialisés sous les dénominations Eudragit RS, Eudragit S, Eudragit RL, Eudragit L et Eudragit E et Eudragit NE. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel la teneur en polymère matriciel incorporé dans les microsphères s'échelonne de 5 à 80 % sur le produit sec. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le séchage des microsphères est effectué à une température s'échelonnant de 25 à 100" C et pendant une durée s'échelonnant de 1 à 48 heures. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'agitation de l'émulsion s'effectue pendant une période s'échelonnant de 10 à 120 minutes avec une vitesse d'agitation s'échelonnant de 100 à 10.000 t/min. 9. Procédé selon l'une des revendications I à 8, dans lequel l'alkanol est un alkanol inférieur miscible à l'eau. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la phase hydroalkanolique est recyclée dans une étape de procédé ultérieure. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la teneur en principe actif incorporé dans les microsphères s'échelonne de 20 à 95 %. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'agent tensio-actif est un agent tensio-actif non ionique, cationique ou anionique. 13. Utilisation des microsphères pleines ou creuses obtenues selon le procédé de l'une des revendications 1 à 11, pour l'incorporation de substances à saveur amère ou désagréable. 14. Utilisation des microsphères pleines ou creuses obtenues selon le procédé de l'une des revendications 1 à 11, pour la réalisation de compositions pharmaceutiques à libération contrôlée. 15. Utilisation des microsphères pleines ou creuses obtenues selon le procédé de l'une des revendications 1 à 11, pour la réalisation de compositions alimentaires incorporant un produit édulcorant ou un produit colorant. 16. Utilisation des microsphères creuses obtenues selon le procédé de cristallisation sphérique pour la réalisation de compositions pharmaceutiques à biodisponibilité accrue.