Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La production de microcapsules capables d’encapsuler des principes actifs revêt un intérêt pour des applications en cosmétique et pharmacologie, mais également pour l’élaboration de cellules artificielles. Il existe plusieurs méthodes pour fabriquer des microcapsules, le problème majeur réside dans le fait d’encapsuler ces principes actifs au cœur de ces capsules. Dans cet article, il est question de certaines méthodes de fabrication des capsules, des problèmes liés à l’encapsulation et d’une méthode émergente pour produire des microcapsules à partir d’émulsions eau-dans-eau, capables d’encapsuler spontanément des produits.
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Synthesis of microcapsules capable of encapsulating water-soluble payloads is of interest for cosmetic and pharmacological applications, but also for the production of artificial cells. There are a lot of methods available to produce such capsules; however, the main problem is to encapsulate payloads within them. In this article, several methods for synthesizing such microcapsules and why it remains difficult to encapsulate materials within them are commented. Finally, an emerging method to fabricate microcapsules is discussed; it consists of using all-in-water emulsions that can spontaneously encapsulate payloads.
Auteur(s)
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Jean-Paul DOULIEZ : Directeur de Recherches - INRA Bordeaux-Aquitaine, UMR 1332 Biologie du Fruit et Pathologie, équipe Mollicute Villenave-d’Ornon, France
INTRODUCTION
Lans les domaines de la cosmétique et la pharmacologie, il est primordial de protéger des principes actifs hydrosolubles du milieu extérieur en les encapsulant. Les microcapsules utilisées sont généralement des objets sphériques micrométriques, composés d’un cœur aqueux contenant les principes actifs, recouvert d’une couche (ou membrane) plus ou moins solide, servant de protection. De la même façon, pour synthétiser une cellule artificielle, il convient d’encapsuler du matériel biologique (ADN, protéines...) au sein de microcapsules, le tout mimant une cellule, telle une bactérie par exemple. Cette approche représente un enjeu majeur pour la compréhension des origines de la vie et pour déterminer les conditions minimales pour que la vie existe, ou encore pour créer des bioréacteurs capables de synthétiser des molécules d’intérêt à façon.
Un exemple classique de microcapsules est celui des liposomes (ou vésicules), dont la couche protectrice est composée d’une membrane de lipides. Cependant, il existe également des microcapsules dont la membrane est faite de particules ou de polymères, formant une structure relativement solide autour du cœur aqueux. Du fait des modes de préparation de telles microcapsules qui sont décrits ci-après, il est difficile d’encapsuler en leur sein des principes actifs hydrosolubles ou du matériel biologique.
Une méthode émergente consiste à utiliser des émulsions eau-dans-eau. Elles résultent d’une séparation de phases microscopique se produisant dans des mélanges aqueux de polymères, mais également de tensioactifs ou même de polyélectrolytes. Il se forme alors des gouttes aqueuses micrométriques, enrichies en l’un ou plusieurs de ces composés, dispersées dans le milieu aqueux, d’où le terme d’émulsion eau-dans-eau, par analogie avec les émulsions huile-dans-eau dans lesquelles des gouttes d’huile sont dispersées dans le milieu aqueux.
L’intérêt majeur de ces émulsions eau-dans-eau est que ces gouttes aqueuses sont capables de séquestrer spontanément des composés hydrosolubles, tels que l’ADN ou des protéines, mais également des particules ou aussi de petites molécules. Cependant, ces gouttes aqueuses eau-dans-eau ne possèdent pas de couche protectrice à leur surface et peuvent ainsi fusionner entre elles (coalescence), ce qui conduit alors à une séparation de phases macroscopique, formant ainsi deux phases distinctes l’une au-dessus de l’autre.
Dans cet article, il est montré comment il est possible, en ajoutant différents composés, de stabiliser ces émulsions eau-dans-eau, formant ainsi une couche ou membrane à l’interface des gouttes. Il en résulte des microcapsules dans lesquelles peuvent être encapsulés des principes actifs ou du matériel biologique initialement séquestrés spontanément dans les gouttes eau-dans-eau.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.
Domaine : Microencapsulation
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Domaines d’application : Cosmétique, pharmacologie, cellules artificielles
Principaux acteurs français : Université CNRS et INRA Bordeaux
– Industriels : accord de confidentialité en cours
Autres acteurs dans le monde : S. Mann, Bristol University (Angleterre) / C. Keating, Penn state University (États-Unis)
Contact : S Mann ( [email protected]) / C. Keating ( [email protected])
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
encapsulation | all in water emulsions
DOI (Digital Object Identifier)
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Description technique de l’innovation
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1. Contexte
Les microcapsules sont des objets sphériques de taille micrométrique composés d’un cœur aqueux recouvert d’une couche protectrice, dispersés dans l’eau (figure 1). Ces microcapsules peuvent donc encapsuler en leur sein des principes actifs hydrosolubles ou du matériel biologique, ainsi protégés du milieu extérieur.
Il existe plusieurs types de microcapsules (capables d’encapsuler des molécules hydrosolubles), dont la couche protectrice, d’épaisseur variable, est composée de lipides, de polymères ou encore de particules. La perméabilité de cette couche peut ainsi varier en fonction de la nature de ces composés. Les méthodes de fabrication diffèrent selon ces composés, donnant lieu à des structures différentes et des applications variables.
1.1 Liposomes et polymersomes
Les liposomes sont des microcapsules dont la couche est constituée d’une membrane lipidique. Les lipides sont des molécules amphiphiles formant des bicouches repliées sous forme de sphère (figure 2).
Les molécules amphiphiles sont formées d’une partie hydrophile (qui aime l’eau), et d’une partie hydrophobe (qui n’aime pas l’eau). Lorsqu’elles sont dispersées dans l’eau, ces molécules s’auto-associent pour former différentes structures, mettant en contact leur partie hydrophobe, et exposant au milieu aqueux leur partie hydrophile.
De la même façon, les polymersomes sont des microcapsules dont la couche est constituée d’une membrane de polymères amphiphiles. Par analogie avec les lipides, ces polymères s’auto-associent en bicouche pour former la membrane protectrice de la microcapsule.
Les liposomes et polymersomes sont fabriqués à partir des lipides ou polymères sous forme de poudre, en ajoutant de l’eau. Il est en général nécessaire d’agiter la solution ainsi formée, de la chauffer et de la congeler (freeze-thawing) plusieurs fois...
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BIBLIOGRAPHIE
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