II.4.2.2. Systèmes chimiquement
contrôlés
Dans ce type de systèmes, la libération du principe
actif s'effectue, en général, dans un milieu aqueux par un ou
plus des mécanismes suivants :
i. Biodégradation progressive du système
polymère contenant le principe actif ;
ii. Biodégradation de la liaison instable qui lie le
principe actif au polymère ;
iii. Diffusion du principe actif à partir du
système polymère.
a/ Systèmes bioérodibles et
biodégradables
Dans ce cas, le principe actif est incorporé dans une
matrice polymère biodégradable. La libération du principe
actif implique la décomposition hydrolytique ou enzymatique
progressive du polymère de telle sorte que cette
décomposition peut être superficielle ou volumique (V. V.
Ranade, 2004).
Les systèmes biodégradables sont avantageux, car
d'une part leur utilisation élimine la nécessité d'une
deuxième intervention chirurgicale pour les extraire du corps et d'autre
part pour leurs petites tailles et leur faible coût. En plus, les
matériaux biodégradables ainsi que leurs métabolites
doivent être non-toxiques, non-cancérigènes et non
tératologiques (A. K. Bajpai, 2008). La figure 33
explique le mécanisme de la libération d'un principe actif
à partir d'une matrice polymère biodégradable.
|
Matrice polymère
|
|
Particules du principe actif
|
Figure 33. Libération du principe actif
à partir des systèmes biodégradables : (a) érosion
volumique, (b) érosion
superficielle (L. Brannon-Preppas,
1997).
b/ Systèmes à chaînes
pendants
Dans ce type de systèmes, les molécules du
principe actif sont liées au squelette du polymère par des
liaisons chimiques soit directement ou par l'intermédiaire d'une autre
molécule qui serve de lien (figure 34). La décomposition
enzymatique ou hydrolytique de ces liaisons provoque la libération du
principe actif avec une vitesse contrôlée. Les systèmes
à chaînes pendants sont utilisés pour une libération
contrôlée et ciblée, i.e. ils peuvent être
destinés vers un type de cellules ou tissues spécifiques
(A. K. Bajpai, 2008 ; V. V. Ranade, 2004).
Squelette du polymère
Principe actif
Eau ou Enzymes
Temps 0 Temps t
Figure 34. Clivage de squelette
polymère (T. J. Kreeger, 1993).
II.4.2.3. Systèmes à solvants
activés On distingue deux types de systèmes :
a/ Système à gonflement
contrôlé
La libération du principe actif dans certains
systèmes s'effectue au fur et à mesure que la matrice
polymère se gonfle (i.e. changement dans les dimensions de la matrice
polymère (V. V. Ranade, 2004) (figure 35). L'exemple
typique de cette catégorie de systèmes est l'hydrogel. Ce dernier
consiste à une structure enchevêtrée constituée de
chaînes macromoléculaires réticulées. Lorsque la
matrice hydrogel se trouve au contact d'un solvant thermodynamiquement
compatible, les chaînes polymères se relaxes (S. Shukla,
2003). Ce phénomène est lié à la
température de transition vitreuse du polymère, par
conséquent, on distingue deux possibilités :
i. Si la température de transition vitreuse
(Tg) de polymère est inférieure à la
température expérimentale, on dit que le polymère est dans
son état caoutchouteux et par conséquent ses chaînes
deviennent plus mobiles et permettent une pénétration facile du
solvant dans l'hydrogel chargé du principe actif et une
libération ultérieure de ce dernier (A. K. Bajpai, 2008 ;
R. A. Grinsted, 1992).
ii. Si la température expérimentale est
inférieure à Tg de polymère, les chaînes
polymères dans l'hydrogel ne sont pas suffisamment mobiles pour
permettre une pénétration immédiate du solvant (A.
K. Bapjai, 2008).
Système réservoir gonflé
Système matriciel gonflé
Libération du
principe actif
Figure 35. Libération du principe actif
à partir des systèmes à gonflement contrôlé :
(a) système réservoir, (b)
système matriciel
(T. J. Kreeger, 1993).
b/ Systèmes osmotiquement
contrôlés
Dans le cas des systèmes osmotiquement
contrôlés, la libération du principe actif s'effectue sous
l'effet d'une différence de pression entre le système et le
milieu biologique environnant. Les premiers systèmes osmotiques ont
été développés par Alza Corporation dans les
années 70.
Les systèmes osmotiquement contrôlés sont
des pompes osmotiques constituées d'un noyau (ou réservoir) de
principe actif entouré par une enveloppe polymère
semi-perméable osmotiquement active. Le contact de ces systèmes
avec le fluide biologique permet à ce dernier de pénétrer
à l'intérieur du réservoir à travers la membrane
semi-perméable, ce qui provoque la dissolution du principe dans le
fluide biologique pour former une solution saturée dans le noyau. Le
nombre de molécules de principe actif qui passent en solution est
proportionnelle à la pression osmotique dans le noyau. Comme la membrane
semi-perméable est rigide, donc pour réduire la pression à
l'intérieur du système, la solution saturée du principe
actif doit quitter le noyau vers le milieu environnant à travers un
petit orifice (f. Jones, 2004 ; V. V. Ranade, 2004). La figure
36 résume le mécanisme général qui régi ce
genre de systèmes.
Principe actif expulsé
Orifice
Eau pénétrée
Noyau de principe actif
Membrane semi-perméable
Figure 36. Pompe osmotique (T. J.
Kreeger, 1993).
II.4.3. Différents types de vecteurs de principes
actifs et leurs architectures II.4.3.1. Architecture des
polymères
L'architecture du polymère décrit la forme d'une
seule molécule du polymère qui détermine souvent ses
propriétés physicochimique (L. Y. Qiu, 2006). Il
existe plusieurs architectures des polymères qui sont :
a/ Polymère linéaire
Le polymère linéaire possède la forme
architecturale la plus simple. L'application typique des polymères
linéaires se concentre dans la fabrication des conjugués
polymère-principe actif. Les années 50 marquent la naissance de
la première proposition pour relier un principe actif à une
chaîne polymère. Le modèle général pour
mettre en évidence le conjugué polymère-principe actif
à été proposé par Ringsdorf (H. Rinsdorf,
1975). Le modèle est basé sur la combinaison de la
chimie et la biologie. Il contient les éléments suivants :
squelette polymère, principe actif, lien, groupement de ciblage et
groupement de solubilisation. La figure 37 représente un schéma
explicatif de ce modèle.
Squelette du polymère
Lien
Groupement de ciblage
Principe actif
Groupement de solubilisation
Figure 37. Modèle de Ringsdorf pour le
conjugué polymère-principe actif (H. Rinsdorf,
1975).
Les différentes formes architecturales des
polymères linéaires utilisées dans le domaine de la
vectorisation de principes actifs sont présentées dans la figure
38 suivante.
Homopolymère Copolymère diblock type AB
Copolymère triblock type ABA
Copolymère aléatoire
Copolymère triblock type BAB
Copolymère alterné
Copolymère triblock type ABC
Figure 38. Différentes formes
architecturales des polymères linéaires (L. Y. Qiu,
2006).
b/ Polymères branchés
Des efforts ont été effectués pour
comprendre le mécanisme de polymérisation de la synthèse
des polymères branchés (L. Y. Qiu, 2006). Selon
les propriétés du squelette polymère et l'embranchement,
deux méthodes générales ont été
appliquées pour la synthèse des polymères greffés.
La première méthode consiste à une copolymérisation
directe de deux monomères ou plus. Tandis que la deuxième
méthode consiste à une utilisation d'un squelette polymère
en présence des sites actifs polyfonctionnels comme initiateurs
(H. Q. Wie, 1999 ; Y. X. Li, 1997). Les polymères
étoiles sont des structures tridimensionnelles où des bras de
mêmes masses moléculaires ou de masses différentes
émanent d'un noyau central (M.-C. Jones, 2003). Parmi
les polymères branchés, on trouve aussi les dendrimères.
Ces derniers représentent une nouvelle classe de macromolécules
possédant une structure tridimensionnelle dans laquelle une série
de branches se développent à partir d'un noyau central
(F. Aulenta, 2003 ; E. R. Gillies, 2005). Un dendrimère
typique contient trois parties principales : noyau central multifonctionnels,
unités embranchées, et groupements superficiels. Les
différentes formes
architecturales des polymères branchés sont
schématisées dans la figure 39 suivante (L. Y. Qiu,
2006).
|
|
Polymère en forme d'étoile
|
Copolymère block en forme d'étoile
|
Block dendrimère Copolymère dendri-griffé
Copolymère griffé
Dendrimère
Polymère hyperbranché
Figure 39. Différentes formes
architecturales des polymères branchés (L. Y. Qiu,
2006).
c/ Polymères réticulés
Il existe plusieurs formes architecturales des polymères
réticulés, qui sont schématisés dans la figure 40
ci-dessous.
Réseau polymère Réseaux polymères
interpénétrés
Réseaux polymères
semi-interpénétrés
Figure 40. Différentes formes
architecturales des polymères réticulés (L. Y.
Qiu, 2006).
| 
