EP2598567A1 - Particules formees d'un complexe polyelectrolyte de chitosane et d'un polysaccharide anionique, presentant une stabilite amelioree - Google Patents

Particules formees d'un complexe polyelectrolyte de chitosane et d'un polysaccharide anionique, presentant une stabilite amelioree

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EP2598567A1
EP2598567A1 EP11752293.8A EP11752293A EP2598567A1 EP 2598567 A1 EP2598567 A1 EP 2598567A1 EP 11752293 A EP11752293 A EP 11752293A EP 2598567 A1 EP2598567 A1 EP 2598567A1
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EP
European Patent Office
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chitosan
range
particles according
solution
sulphate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11752293.8A
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German (de)
English (en)
Inventor
Thierry Delair
Bernard Verrier
Franck Gaudin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
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Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group

Definitions

  • the present invention relates to the general technical field of particles consisting of biodegradable polymers. More specifically, the present invention relates to positively charged particles of a polyelectrolyte complex of chitosan and anionic polymer, as well as a process for preparing such particles.
  • particles in the general sense of the term, are used in a large number of applications, in chemistry, cosmetics, food, life sciences ...
  • chemistry chemistry, cosmetics, food, life sciences
  • biodegradable polymers in order to minimize the impact of the use of such nanoparticles, in recent years, many studies have focused on the development of particles from biomass raw materials (polysaccharides, proteins) and in particular, biodegradable polymers.
  • chitosan is a partially or totally deacetylated derivative of chitin. Chitosan is therefore a copolymer of N-acetylglucosamine and glucosamine linked by a ⁇ -> 1, 4-type glysoside bond.
  • Dextran sulphate is, for its part, a polymer whose repeating units are glucose, some of whose hydroxyl functions are sulphated.
  • chitosan In aqueous medium, especially slightly acidic, chitosan is in a polycationic form, by protonation of these NH 2 functions and chitosan is therefore called polycation. Chitosan is also available in the form of various salts, especially in its hydrochloride form.
  • EP 1 774 971 describes nanoparticles comprising chitosan, heparin and optionally a polyoxyethylenated derivative, in which the nanoparticles are obtained by virtue of a crosslinking agent that makes possible the ionic crosslinking of heparin and chitosan.
  • a crosslinking agent that makes possible the ionic crosslinking of heparin and chitosan.
  • no information is given on the degree of acetylation of chitosan.
  • WO 2008/003329 discloses nanoparticles formed of chitosan and siRNA.
  • SiRNAs are low molecular weight compounds which constitute a very particular case and there is no mention in this document of stability in a physiological medium.
  • the patent application WO 2006/064331 indicates that the polyelectrolyte complexes based on chitosan are unstable in the presence of salts (page 2, lines 10-20) and at physiological pH because of the instability of chitosan at physiological pH (page 3, lines 2-4) and proposes polyelectrolyte complexes combining a polyanion not with chitosan but with a quaternary derivative of chitosan such as N-trimethylchitosan, N-triethylchitosan or N-tripropylchitosan,
  • the present invention provides positively charged particles of chitosan polyelectrolyte complex and anionic polymer in which chitosan has a degree of acetylation (DA) in the range of 35 to 49% and a mass of molar weight average (Mw) belonging to the range of 55 to 150 kg / mol.
  • chitosan has a degree of acetylation (DA) in the range of 45 to 48% and a weight average molecular weight (Mw) in the range of 70 to 130 kg / mol.
  • DA degree of acetylation
  • Mw weight average molecular weight
  • Such particles exhibit satisfactory stability under physiological conditions of pH or monovalent salt concentration, such as NaCl.
  • the invention relates positively charged particles formed of a polyelectrolyte complex of chitosan and an anionic polymer characterized in that the chitosan is selected so that the particles remain stable at room temperature without particular agitation in aqueous media containing physiological concentrations of salt (ie, at least 150 mM monovalent salt) or physiological pH (i.e., close to 7.4) at a solids level (weight of polymers reduced to 100 ml of dispersion) of between 0.01% and 5%, preferably between 0.1% and 2%.
  • physiological concentrations of salt ie, at least 150 mM monovalent salt
  • physiological pH i.e., close to 7.4
  • solids level weight of polymers reduced to 100 ml of dispersion
  • the stability of the particles is observed at ambient temperature, when they are redispersed, after centrifugation, at a solid level (total weight of polymers reduced to 100 ml of dispersion) of between 0.01% and 5%, preferably between 0.1% and 2% in water containing 150 mM NaCl or in PBS buffer of pH 7.4 for a period of at least 20 days, preferably at least 45 days.
  • ambient temperature means a temperature in the range 18-25 ° C, and in particular equal to 22 ° C.
  • the particles are considered stable when the variation of their average diameter with respect to D 0 (average diameter of the particles dispersed in the medium, just after elaboration) is less than or equal to 40%, preferably less than 30% and even more preferentially less than 20%.
  • the present invention also relates to a method for preparing particles defined above comprising the following steps:
  • DA degree of acetylation
  • chitosan-based particles having a very high stability and, especially a stability for a period of at least 20 days, of preferably at least 45 days, when the particles are dispersed at a solids level of from 0.01% to 5%, and preferably from 0.1% to 2% (total weight of polymers reduced to 100mL dispersion) in water containing 150 mM NaCl or in a solution of PBS (phosphate buffered saline, such as for example PBS Invitrogen TM / GIBCO® PBS pH 7.4 IX lot 712299), in forming a polyelectrolyte complex whose overall charge is positive, by association of a polyanion and a chitosan having a particular DA and a Mw.
  • PBS phosphate buffered saline, such as for example PBS Invitrogen TM / GIBCO® PBS pH 7.4 IX lot 712299
  • a chitosan having a degree of acetylation (DA) belonging to the range from 35 to 49%, especially in the range from 44 to 48% and a weight average molar mass Mw belonging to the range from 55 to 150 kg / mol, preferably in the range of 70 to 130 kg / mol makes it possible to achieve such stabilities.
  • DA degree of acetylation
  • Mw weight average molar mass
  • anionic polymer having, for example, sulfate, carboxymethyl, carboxylic acid and sulfate functions, may be used.
  • Such polymers may in particular belong to the family of polysaccharides.
  • the anionic polymer may be selected from hyaluronic acid, dextran sulfate, cellulose sulfate, sulfate chondro 'ftine, heparan sulfate, dermatan sulfate, the keratan sulphate, alginates, pectins, carboxymethyl dextran, carboxymethylamylose, carboxymethylcellulose, carboxymethyl beta- cyclodextrin, heparin, polystyrene sulphonate, linear or branched water-soluble synthetic homo or copolymers based on at least an anionic monomer possessing either a carboxylic function (eg acrylic acid, methacrylic acid, and their salts), or a sulphonic acid function (e
  • polyanions are not a limiting factor for stability.
  • the particles according to the invention are positively charged.
  • the ratio between the number of chitosan charges and the number of charges of the n + / n " anionic polymer is in the range of 1.05 to 5, preferably in the range of 1.5 to 3.
  • the particles according to the invention are essentially spherical. It can be micron, submicron or nanometric particles.
  • the particles have a mean diameter in the range from 50 nm to 50 ⁇ m, preferably in the range from 150 nm to 5 ⁇ m.
  • the average particle diameter can be measured according to various methods known to those skilled in the art. In the context of the invention, it corresponds to the average hydrodynamic diameter obtained by the quasi-elastic light scattering method and the data processing according to the cumulant method.
  • a set of particles is also characterized by a polydispersity index which corresponds to the following formula ⁇ 2 / ⁇ ( 2 where ⁇ 2 is the second cumulative of the correlation function resulting from the analysis of the data by the cumulant method and (G) 2 the average rate of decline
  • ⁇ 2 is the second cumulative of the correlation function resulting from the analysis of the data by the cumulant method
  • G 2 the average rate of decline
  • a polydispersity index less than or equal to 0.05 is characteristic of a narrowed population (isodisperse dispersion) in size while an index between 0.05 and 0.15 is representative of an extended size dispersion (polydisperse dispersion) (Coombes, AGA, Scholes, PD, Davies, M. C, Illum, L., Davis SS Biomaterials 1994). , 15, 673).
  • the particles according to the invention have a polydispersity index belonging to the range from 0.01 to 0.25, preferably to the range from 0.05 to 0.2.
  • a polydispersity index can be directly obtained by means of the process according to the invention, without the implementation of a filtration step or of another fractionation process.
  • the particles according to the invention can be obtained by adding an aqueous solution of the chitosan or the anionic polymer to an aqueous solution of the other polymer (chitosan or anionic polymer), said solutions being, for example, at a pH belonging to in the range from 2 to 9, preferably to the range from 3 to 8.
  • at least one of said solutions (or both) contains a monovalent salt at most at a concentration of 400 mM, preferably at most a concentration of 150 mM, for example in the form of NaCl. The presence of such a salt makes it possible to stabilize the ionic strength of the medium during the particle preparation process.
  • the chitosan and the anionic polymer are solubilized separately, by stirring, in a solution containing a monovalent salt at a concentration of, for example, between 0.05 and 150 mM, preferably between 10 and 150 mM. and 70 mM and, still more preferably, between 30 and 60 mM.
  • Chitosan is dissolved by protonation of its amino functions by means of a solution containing, inter alia, a strong or weak acid (hydrochloric acid or acetic acid in particular). It is also possible to use an acetate or chitosan hydrochloride.
  • Each polyelectrolyte is dissolved at a mass concentration (m / v) of, for example, between 0.01% to 0.5%, preferably between 0.05% and 0.3% and even more preferentially between 0.05% and 0.2%.
  • m / v mass concentration
  • the pH of each solution is preferably adjusted to a value between 2 and 8, preferably between 3 and 6.
  • the Most of the solutions are purified by passing through a filter, for example with a porosity of 0.22 ⁇ m, which makes it possible to envisage sterilization by filtration.
  • the particles are formed by mixing, with stirring, the two solutions, whose respective volumes have been previously fixed relative to the desired value of R representing the ratio between the positive and negative charges respectively of the polycation and the polyanion.
  • the dispersion thus obtained may then be centrifuged, for example for a period of between 10 minutes and 90 minutes, preferably between 30 minutes and 70 minutes.
  • the centrifugation speed is, for example, between 600 g and 20000 g (g corresponding to the terrestrial attraction), preferably between 4000 g and 15000 g and even more preferably between 6000 g and 12000 g.
  • the particles may then be redispersed in the desired medium, at a solids level, in particular between 0.1% and 5%, preferably between 0.5% and 3% and even more preferably between 0.8% and 2%. %.
  • the whole process can be carried out at ambient temperature and at atmospheric pressure.
  • the particles according to the invention can be in the form of a powder obtained, for example, after a lyophilization step, or else in the form of a colloidal solution in aqueous phase, having, for example, a pH belonging to the range from 2 to 9, preferably belonging to the range from 4 to 8, and in particular to a solid content (total polymer weight reduced to 100 ml of colloidal solution) belonging to the range from 0.01% to 5%; preferably within the range of 0.1% to 2%.
  • a colloidal solution may contain one or more salts, for example sodium chloride (NaCl), with a total concentration of salts, preferably at most 400 mM.
  • Such a colloidal solution containing salts and / or physiological pH (7.4) is stable at room temperature for a sufficiently long period, especially at least 20 days, allowing its use in biological applications in particular. A longer stability period can be obtained, especially for storage at a lower temperature.
  • the particles may undergo one or more operations, in particular to reach the desired level of solid.
  • the particles may be separated from the aqueous phase in which they are obtained, washed and redispersed in another aqueous phase, or the colloidal solution obtained may be concentrated in order to reach the desired particle level.
  • the particles according to the invention may include a compound of interest or an active agent.
  • an active agent mention may be made, in particular, of compounds of therapeutic interest (organic active molecule), proteins, nucleic acids, hormones, vitamins, compounds of interest in cosmetics such as perfumes for example, the flavors ...
  • Said compound of interest or active principle will be associated with the particles by encapsulation during the synthesis of the particles (the compound of interest being added to either the polyanion solution or the solution polycation), by adsorption at the interface of preformed particles or by diffusion inside preformed particles.
  • the particles according to the invention may be used for the preparation of a pharmaceutical, cosmetic, dermatological or food composition.
  • the weight average molecular weight (Mw) and the polydispersity index (Ip) of the polymers are determined by size exclusion chromatography coupled in line with a differential refractometer (Waters 410) and with a multiangle light scattering system ( MALLS, Dawn, DSP), operational wavelength of 632.8 nm).
  • the light scattering data are analyzed by the Raleigh-Debye equation.
  • the refractive index increments (dn / dc) are determined for each sample with an interferometer (NFT Scan Ref) at the wavelength of 632.8 nm.
  • each polymer consists of a distribution of chains of variable length
  • the weight average molecular weight is defined by the following formula known to those skilled in the art: where x is the degree of polymerization; n x the number of macromolecules of degree of polymerization x; M x the mass of such macromolecules.
  • Degree of acetylation which represents the percentage of N-acetyl glucosamine units in the macromolecular chain.
  • the DA is determined by Proton Nuclear Magnetic Resonance (NMR 1 ) in the intensity of the proton resonance signal of the methyl groups with that of the protons of the ring (H2-H6), located between 3 and 4 ppm.
  • NMR 1 Proton Nuclear Magnetic Resonance
  • the degree of acetylation is then determined by the following relation: This method is known as the Hirai method (Hirai A. et al., Polym Bull 1991, 26, 87).
  • Determination of charge density for polysulfates It is based on a colorimetric assay of the number of sulfate functions using toluidine blue using a UV / VIS spectrophotometer (mQuant, Biotech instrument).
  • a standard range of dextran sulphate is performed by describing a range of functions sulfate concentration of 7.10 "5 to 1.4.10" 4M in a sodium acetate buffer, pH 4.
  • the 10m M Toluidine blue is added to each solution the concentration of 10 -4 M.
  • the Toluidine Blue complex with the precipitating polymer, the equivalent point of the assay corresponds to the increase in absorbance at 645 nm due to excess Toluidine Blue.
  • the average particle diameter is determined by quasi-elastic light scattering using, for example, the Malvern Zetasizer HS 3000 and the associated expert system.
  • the measurements provide the hydrodynamic mean diameter h obtained by the quasi-elastic light scattering method and the data processing using the cumulant method and the PDI polydispersity index corresponds to the following formula ⁇ 2 / ⁇ 0> 2 where ⁇ 2 is the second cumulant of the following correlation function of the data analysis by the cumulant method and ⁇ Q ⁇ 1 the average rate of decline.
  • a polydispersity index less than or equal to 0.05 is characteristic of a narrowed population (isodisperse dispersion) in size whereas an index of between 0.05 and 0.15 is representative of an extended size dispersion (polydisperse dispersion).
  • the particles are analyzed by quasi-elastic light scattering.
  • the average diameter D 0 of the particles is determined a few minutes after the redispersion of the latter (the medium will be either an aqueous solution of sodium chloride to 150mM, ie a PBS Invitrogen TM / GIBCO® PBS buffer pH 7.4 IX lot 712299).
  • the dispersion is stored at room temperature without stirring.
  • the diameter of the complexes is checked regularly.
  • the particles are considered stable when the variation of the average diameter with respect to D 0 (mean diameter of the particles in the storage medium after elaboration) is less than or equal to 40%, preferably less than 30% and even more preferably less than 20%. . Colloidal stability is studied at room temperature, unless otherwise stipulated.
  • the hydrolysis of chitosan is carried out by nitrous deamination.
  • the chitosan is dissolved in a 0.2M acetic acid / 0.15M ammonium acetate 0.5% by weight (w / v) buffer.
  • w / v 0.2M acetic acid / 0.15M ammonium acetate 0.5% by weight
  • a precise volume of a solution of sodium nitrite at an initial concentration equal to 10 g / l is added in order to obtain a nitrite / glucosamine unit ratio equal to 0.1.
  • the hydrolysis time is determined with respect to the desired molar mass of chitosan.
  • the reaction is stopped by precipitation of the chitosan, adding dilute ammonia to reach a pH between 9 and 11.
  • Example 1 (chitosan DA 44%, Mw 70 kg / mol + dextran sulfate 500 kg / mol)
  • 106 mg of a chitosan France chitin, lot 113 whose degree of acetylation (DA) and the weight average molecular weight (Mw) are respectively equal to 44% and 70 kg / mol are dissolved in magnetic stirring in 93 g of water (Irrigation water, Versol) containing 105 ⁇ l of glacial acetic acid (Sigma-aldrich) and 273 mg of sodium chloride (NaCl, Sigma-Aldrich).
  • the pH of the solutions is checked using a Hanna HI 207 pH meter.
  • the pH values of the chitosan and DS solutions are 4 and 4.4, respectively. These solutions are purified using a syringe and a 0.22 micron filter (Millipore, MILLEX®GP, 0.22pm). Then 15 g of the chitosan solution and 3.9 g of the DS solution are removed. The ratio of the charges between chitosan and dextran sulfate is equal to 2 (corresponding to a total ionization of the two polyelectrolytes).
  • the DS solution is added to the chitosan solution under strong magnetic stirring.
  • the dispersion thus obtained is centrifuged at 10,000 g for 60 minutes (BECKMAN Centrifuge, J2-21, rotor JA-20). Once the supernatant has been removed, the nanoparticles are redispersed in 300 ⁇ l of PBS invitrogen TM / GIBCO® PBS pH 7.4 IX lot 712299.
  • the average diameter of the particles Cd is determined by quasi-elastic light scattering (anoZS®, Malvern Instruments) . It is equal to 340 nm and polydispersity index (PDI) is equal to 0.17.
  • the colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 1 is evaluated by following the evolution of the diameter of the particles over time. These are stored in PBS at room temperature (22 ° C) without agitation in a 2mL eppendorf (Eppendorf) and their average diameter is measured at regular intervals. The following table shows the evolution of the average diameter and the PDI of the nanoparticles during 63 days.
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1.
  • the composition of the chitosan solution is identical to that of Example 1.
  • 32.3 mg of sodium salt of dextran sulfate ("Dextran sulfate Sodium from Leuconostoc spp, Sigmaaldrich) whose average molar mass is equal to 5 kg / mol are solubilized in 30.2 g of water containing 87 mg of NaCl.
  • the diameter (D 0 ) and the PDI of the particles obtained after redispersion in PBS are respectively equal to 327 nm and 0.13.
  • Example 2 The colloidal stability of the nanoparticles produced in Example 2 is evaluated according to the same method as in Example 1.
  • the following table shows the evolution of the mean diameter and the PDI of the nanoparticles for 63 days.
  • Example 3 (Chitosan DA 48%, Mw 130 ka / mol + dextran sulfate 500 kg / mol)
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1.
  • 70 mg of a chitosan whose DA and the molar mass (Mw) are respectively equal to 48% and 130 kg / mol are dissolved, under magnetic stirring, in 60.12 g of water (Irrigation water, Versol) containing 80 ⁇ l of glacial acetic acid and 180 mg of NaCl.
  • the ratio of charges between chitosan and sulphate The nanoparticles obtained after redispersion in PBS have a mean diameter and a PDI respectively equal to 407 nm and 0.19.
  • Example 3 The colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 3 is evaluated according to the same method as Example 1.
  • the following table shows the evolution of the average diameter and the PDI of the nanoparticles for 91 days.
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1. 36.5 mg of a chitosan identical to Example 3 are placed in solution, with magnetic stirring, in 30 g of water (Ethanol). Irrigation, Versol) containing 35 ⁇ l glacial acetic acid and 89.3 mg NaCl. 34.5 mg of sodium salt of dextran sulphate (Sigma-Aldrich with an average molar mass equal to 5 kg / mol are solubilized in 30 g of water containing 85.9 mg of NaCl and then 15 g of a solution of chitosan and 2.4 g of a solution of DS The charge ratio between chitosan and dextran sulfate is equal to 3.
  • the nanoparticles obtained after redispersion in PBS have a mean diameter and a PDI respectively equal to 415 nm and 0.17.
  • Example 4 The colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 4 is evaluated by following the same method as in Example 1.
  • the following table shows the evolution of the mean diameter and the PDI of the nanoparticles for 111 days.
  • the nanoparticles are prepared according to the protocol described in Example 1. 36.2 mg of a chitosan whose DA and the molar mass are respectively equal to 48 and 130 kg / mol are dissolved in magnetic stirring in 32.2. g of water (Irrigation water, Versol®) containing 30 ⁇ l of glacial acetic acid and 95 mg of NaCl. 32.2 mg of sodium heparin ("Heparin sodium knows" from porcine intestinal mucosa, product number H4784, Sigma-Aldrich) of 9 to 12 kg / mol are solubilized in 32.02 g of water containing 89 mg of NaCl.
  • the nanoparticles obtained after redispersion in a solution (Eau Versol® lot 3007088) containing 150 mM NaCl have a mean diameter and a PDI respectively equal to 440 nm and 0.17. .
  • the colloidal stability of the elaborated nanoparticles is evaluated according to the same method as in Example 1.
  • the following table shows the evolution of the mean diameter and the PDI of the nanoparticles for 20 days.
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1. 173 mg of a chitosan whose DA and the molar mass are respectively equal to 47 and 70 kg / mol are dissolved in magnetic stirring in 150 g of water (Irrigation water, Versol) containing 50 ⁇ of glacial acetic acid and 440mg of NaCl. 35 mg of chondroitin sulfate (Chondroitin 4-sodium sulfate knows from bovine trachea, Sigma-Aldrich) are solubilized in 30 g of water containing 88 mg of NaCl.
  • Nanoparticles obtained after redispersion in a 150mM solution of NaCl have a mean diameter and a PDI respectively equal to 275nm and 0.14
  • Example 7 The colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 7 is evaluated according to the same method as in Example 1.
  • the following table shows the evolution of the average diameter and the PDI of the nanoparticles for 20 days.
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1. 94 mg of a chitosan whose DA and the molar mass are respectively equal to 42 and 84 kg / mol are dissolved in magnetic stirring in 82 g. of water (Irrigation water, Versol®) containing 70 ⁇ l of glacial acetic acid and 240 mg of NaCl. 32 mg of sodium heparin ("Heparin sodium knows" from porcine intestinal mucosa, product number H4784, Sigma-Aldrich) are solubilized in 30 g of water containing 90 mg of NaCl. Then are taken: 20 g of a chitosan solution and 6.7 g of a heparin solution.
  • the ratio of the charges between the chitosan and the polyanion is equal to 2.
  • the nanoparticles obtained after redispersion, at a solid content equal to 0.5% in a 150 mM NaCl solution, have a mean diameter and a PDI respectively equal to 288 nm. and 0.16.
  • Example 8 The colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 8 is evaluated according to the same method as Example 1.
  • the following table shows the evolution of the average diameter and the PDI of the nanoparticles for 70 days. Storage time Diameter
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1.
  • 95 mg of a chitosan whose DA and the molar mass are respectively equal to 45 and 127 kg / mol are dissolved in magnetic stirring in 82 g. of water (Irrigation water, Versol®) containing 70 L of glacial acetic acid and 240 mg of NaCl.
  • 32 mg of sodium heparin (“Heparin sodium knows" from porcine intestinal mucosa, product number H4784, Sigma-Aldrich) are solubilized in 30 g of water containing 90 mg of NaCl. Then are taken: 20 g of a chitosan solution and 6.7 g of a heparin solution.
  • the ratio of the charges between the chitosan and the polyanion is equal to 2.
  • Example 9 The colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 9 is evaluated according to the same method as Example 1.
  • EXAMPLE 10 Stability at 4 ° C (Chitosan DA 42 Mw 84 ka / mol and Dextran sulfate Mw 500ka / moh
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1. 141 mg of a chitosan whose DA and the molar mass (Mw) are respectively equal to 42% and 84 kg / mol are dissolved, under magnetic stirring, in 122 g of water (Irrigation water, Versol®) containing 120 ⁇ l of glacial acetic acid and 355 mg of NaCl. 40 mg of sodium salt of dextran sulphate ("Dextran sulphate sodium knows" from Leuconostoc spp, Sigma-Aldrich) whose average minimum molar mass is equal to 500,000 g / mol are solubilized in 35 g of water containing 102 mg of NaCl.
  • dextran sulphate (“Dextran sulphate sodium knows" from Leuconostoc spp, Sigma-Aldrich) whose average minimum molar mass is equal to 500,000 g / mol are solubilized in 35 g of
  • Example 10 30 g of a chitosan solution and 8 g of a solution of DS.
  • the ratio of the charges between the chitosan and the dextran sulphate is equal to 2.
  • the nanoparticles obtained after redispersion in PBS (GIBCO® PBS pH 7.4 IX) at a solid content of 2% have a mean diameter and a PDI respectively equal. at 339 nm and 0.17.
  • the colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 10 is evaluated according to the same method as Example 1.
  • the following table shows the evolution of the mean diameter and the PDI of the nanoparticles for 143 days at room temperature.
  • Example 11 Stability at 4 ° C. Chitosan DA 42 Mw 84 ka / mol and Dextran sulfate Mw 5000 a / mol 1 )
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1.
  • 140 mg of a chitosan whose DA and the molar mass (Mw) are respectively equal to 42% and 84 kg / mol are dissolved, with magnetic stirring, in 122 g of water (Irrigation water, Versol®) containing 120 ⁇ of glacial acetic acid and 354 mg NaCl.
  • Example 11 The colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 11 is evaluated according to the same method as Example 1.
  • the following table shows the evolution of the average diameter and the PDI of the nanoparticles for 143 days at room temperature.
  • Example 12 Stability at 37 ° C (Chitosan DA 42 Mw 84 kg / mol and Dextran sulfate Mw 500ka / my
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1. 141 mg of a chitosan whose DA and the molar mass (Mw) are respectively equal to 42% and 84 kg / mol are dissolved, under magnetic stirring, in 122 g of water (Irrigation water, Versol®) containing 120 ⁇ l of glacial acetic acid and 356 mg of NaCl. 86 mg dextran sulphate sodium salt ("Dextran sulphate sodium knows" Leuconostoc spp, Sigma-Aldrich) whose average minimum molar mass is equal to 500,000 g / mol are solubilized in 80 g of water containing 234 mg of NaCl.
  • Example 12 The colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 12 is evaluated according to the same method as Example 1.
  • the following table shows the evolution of the average diameter and the PDI of the nanoparticles for 79 days at 37 ° C.
  • Example 13 Stability at 37 ° C (Chitosan DA 42 Mw 84 kg / mol and Dextran sulfate Mw 5000a / my
  • the nanoparticles are prepared according to the same protocol as that described in Example 1. 141 mg of a chitosan whose DA and the molar mass (Mw) are respectively equal to 42% and 84 kg / mol are dissolved, under magnetic stirring, in 122 g of water (Irrigation water, Versol®) containing 120 ⁇ l of glacial acetic acid and 356 mg of NaCl. 86 mg of sodium salt of dextran sulphate ("Dextran sulphate sodium knows" Leuconostoc spp, Sigma-Aldrich) whose average molar mass is equal to 5000 g / mol are solubilized in 80 g of water containing 237 mg of NaCl .
  • Example 13 The colloidal stability of the nanoparticles elaborated in Example 13 is evaluated according to the same method as Example 1.
  • the following table shows the evolution of the average diameter and the PDI of the nanoparticles for 79 days at 37 ° C.
  • the nanoparticles are prepared according to the protocol described in example 1.
  • 36.2 mg of a chitosan whose DA and the molar mass are respectively equal to 48 and 130 kg / mol are dissolved in magnetic stirring in 32.2 g of water (Irrigation water, Versol®) containing 30 ⁇ l of glacial acetic acid and 95 mg of NaCl.
  • 34 mg of heparan sulphate sodium heparan sulfate know from bovine kidney, product number H7640, Sigma-aldrich
  • 15 g of a solution of chitosan and 4.5 g of heparan sulphate solution are removed.
  • the ratio of the charges between the chitosan and the polyanion is equal to 2.
  • the nanoparticles obtained after redispersion in a solution (Eau Versol® lot 3007088) containing 150 mM NaCl have a mean diameter and a PDI respectively equal to 430 nm and 0.14. .
  • the colloidal stability of the elaborated nanoparticles is evaluated according to the same method as in Example 1.
  • the following table shows the evolution of the average diameter and the PDI of the nanoparticles for 20 days. Storage time Average diameter

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Abstract

La présente invention concerne des particules chargées positivement formées d'un complexe polyélectrolyte de chitosane et d'un polymère anionique caractérisées en ce que le chitosane présente un degré d'acétylation (DA) appartenant à la gamme allant de 35 à 49 % et une masse molaire moyenne en poids Mw appartenant à la gamme allant de 55 à 150 kg/mol, ainsi que leur procédé de préparation.

Description

PARTICULES FORMEES D'UN COMPLEXE POLYELECTROLYTE DE CHITOSANE ET D'UN POLYSACCHARIDE ANIONIQUE,
PRESENTANT UNE STABILITE AMELIOREE
La présente invention concerne le domaine technique général des particules constituées de polymères biodégradables. Plus précisément, la présente invention concerne des particules chargées positivement formées d'un complexe poiyélectrolyte de chitosane et d'un polymère anionique, ainsi qu'un procédé de préparation de telles particules.
De nos jours, les particules, au sens général du terme, sont utilisées dans un grand nombre d'applications, en chimie, cosmétique, agroalimentaires, sciences de la vie ... Pour des applications biologiques, et/ou cosmétiques, et, notamment, dans le but de minimiser l'impact de l'utilisation de telles nanoparticules, ces dernières années, de nombreux travaux ont portées sur l'élaboration de particules à partir de matières premières issues de la biomasse (polysaccharides, protéines) et en particulier, de polymères biodégradables.
Dans le cadre de précédents travaux, certains des inventeurs de la présente demande de brevet se sont intéressés à la fabrication de particules par formation de complexes polyélectrolytes de polymères issus de la biomasse. Notamment, la publication de Schatz et al. dans Langmuir 2004, 20(18), 7766-7778 a démontré qu'il était possible de former des particules microniques et submicroniques par l'addition d'une solution aqueuse d'un polycation (ou polyanion) à une solution aqueuse d'un polyanion (ou polycation), sous simple agitation, l'ordre d'addition n'étant pas un facteur limitant. En 2008 (Drogoz et ai. Biomacromolecules, 2008, 9(2), 583-591), ils ont également démontré que de telles particules pouvaient être associées à une protéine et présentaient un pouvoir adjuvant dans une application vaccinale.
Néanmoins, leurs travaux plus récents (Weber et al. Journal of Biomédical Materials research Part A, 2010, 93A(4), 1322-1334) sur la préparation de particules par formation de complexes polyélectrolytes entre le chitosane (polycation) et le sulfate de dextrane (polyanion) ont mis en évidence que de telles particules ne présentaient pas une stabilité satisfaisante dans un milieu riche en sels et/ou présentant un pH correspondant au pH physiologique. Il convient de rappeler que le chitosane, est un dérivé partiellement voire totalement désacétylé de la chitine. Le chitosane est donc un copolymère de N-acétyl glucosamine et de glucosamine liés par une liaison glysosidique de type β ->1, 4. Ses différentes formes sont notamment caractérisées par leur degré d'acétylation (DA) et par leur masse molaire moyenne en poids (Mw). Le sulfate de dextrane est, quant à lui, un polymère dont les unités répétitives sont du glucose dont certaines fonctions hydroxyle sont sulfatées. Ces deux
polymères sont représentés ci-dessous.
En milieu aqueux, notamment légèrement acide, le chitosane se trouve sous une forme polycationique, par protonation de ces fonctions NH2 et le chitosane est donc qualifié de polycation. Le chitosane est d'ailleurs disponible sous la forme de différents sels, notamment sous sa forme chlorhydrate.
Les conclusions de cette publication de 2010 relient la stabilité des particules au degré d'acétylation du chitosane et soulignent que le chitosane avec un DA > 50% conduit à des interactions hydrophobes prédominantes et favorise l'association des chaînes polymères. Parmi les essais réalisés, un seul mené avec un chitosane de DA égal à 51% et de Mw égale à 150 000 g/mol et un sulfate de Dextran de Mw égale à 10 000 g/mol conduit à des particules présentant une stabilité pendant au moins 6 jours. Mais, lorsque le sulfate de dextrane utilisé présente une Mw de 500 000 g/mol, la stabilité est inférieure à 24h.
Or, il est clair qu'un tel problème de stabilité est un facteur limitant pour grand nombre d'applications, et notamment pour les applications biologiques (thérapeutique, diagnostique, cosmétique ...)■ Cette floculation entraine des variations de propriétés colloïdales et donc une altération des capacités de transport, d'encapsulation, d'adsorption des principes actifs, ainsi que des modifications des interactions de ces particules avec leur environnement (par exemple : cellules/organes/tissus).
La publication de PING-H GGARD M et al dans Gene Therapy, MacMillan
Press Ltd, Basingstoke, GB, vol. 8 Janvier 2001, pages 1108 - 1121 décrit un procédé de préparation de particules de chitosane et d'ADN plasmidique chargées positivement qui ne sont préparées que dans l'eau pure. Ce document ne donne, par ailleurs, aucun commentaire sur la stabilité colloïdale en milieu physiologique des particules obtenues.
Le document EP 1 774 971 décrit des nanoparticules comprenant du chitosane, de l'héparine et optionnellement un dérivé polyoxyéthyléné, dans lequel les nanoparticules sont obtenues grâce à un agent réticulant permettant la réticulation ionique de l'héparine et du chitosane. Dans ce document, aucune information n'est donnée sur le degré d'acétylation du chitosane.
Le document WO 2008/003329 décrit des nanoparticules formées de chitosane et de siRNA. Les siRNA sont des composés de faible masse molaire qui constituent un cas très particulier et il n'est pas fait mention dans ce document de stabilité en milieu physiologique.
D'autres équipes ont également constaté le défaut de stabilité de particules à base de chitosane ou de dérivés du chitosane :
- la demande de brevet WO 2008/093195 qui décrit des particules comportant un acide ribonucléique, du chitosane et un polyanion et qui présentent un potentiel zêta négatif, rapporte que des particules à base de chitosane chargées positivement en surface sont instables en présence de sels et de protéine (page 3 lignes 20-25) et propose donc de réaliser des particules anioniques,
- la demande de brevet WO 2006/064331 indique que les complexes polyélectrolytes à base de chitosane sont instables en présence de sels (page 2, lignes 10-20) et au pH physiologique à cause de l'instabilité du chitosane au pH physiologique (page 3, lignes 2-4) et propose des complexes polyélectrolytes associant un polyanion non pas à du chitosane mais à un dérivé quaternaire du chitosane tel que le N-triméthylchitosane, le N- triéthylchitosane ou le N- tripropylchitosane,
- le brevet US 7,381,716, quant à lui, propose des particules cationiques à base de chitosane et de polyacide glutamique, dont la stabilité n'est démontré qu'en eau déionisée. De plus, la Figure 7a de ce document, qui représente des photographies par microscopie de fluorescence de particules obtenues, montre la formation d'agrégats, en milieu de culture cellulaire. Il convient également de noter que dans les exemples, il est précisé que le chitosane utilisé est de Mw basse et de DA=15%.
Il convient également de citer la demande de brevet US 2008/0254078 qui décrit des nano et microparticules formées d'un système binaire chitosane/polysaccharide polyanionique porteur de groupement carboxyméthyl, sulfate ou carboxy plus sulfate. Aucune donnée n'est précisée concernant le DA du chitosane utilisé et la seule donnée précise dans les exemples sur la Mw du chitosane utilisé est très faible et correspond à 6 000 g/mol. Bien qu'un des buts de cette demande de brevet soit de fournir des particules stables, la stabilité dans le temps des particules obtenues n'est pas démontrée.
Dans ce contexte, il existe donc un besoin pour des particules à base de chitosane présentant une stabilité améliorée et pour un procédé de préparation de telles particules.
Aussi, la présente invention propose des particules chargées positivement formées d'un complexe polyélectrolyte de chitosane et d'un polymère anionique dans lesquelles le chitosane présente un degré d'acétylation (DA) appartenant à la gamme allant de 35 à 49% et une masse molaire moyenne en poids (Mw) appartenant à la gamme allant de 55 à 150 kg/mol. Notamment, le chitosane présente un degré d'acétylation (DA) appartenant à la gamme allant de 45 à 48% et une masse molaire moyenne en poids (Mw) appartenant à la gamme allant de 70 à 130 kg/mol. De telles particules présentent une stabilité satisfaisante dans les conditions physiologique de pH ou de concentration en sel monovalent, tel que NaCI.
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne des particules chargées positivement formées d'un complexe polyélectrolyte de chitosane et d'un polymère anionique caractérisées en ce que le chitosane est sélectionné de manière à ce que les particules restent stables à température ambiante sans agitation particulière dans des milieux aqueux contenant des concentrations physiologiques de sel (donc, au moins égale à 150 mM de sel monovalent) ou ayant un pH physiologique (c'est-à-dire proche de 7,4), à un taux de solide (masse de polymères ramenée à lOOmL de dispersion) compris entre 0,01% et 5%, préférentiellement entre 0,1% et 2%. En particulier, la stabilité des particules est constatée à température ambiante, lorsqu'elles sont redispersées, après centrifugation, à un taux de solide (masse totale de polymères ramenée à lOOmL de dispersion) compris entre 0,01% et 5%, préférentiellement entre 0,1% et 2% dans de l'eau contenant 150 mM de NaCI ou dans un tampon PBS de pH = 7,4, pendant une durée au moins égale à 20 jours, de préférence au moins égale à 45 jours. Par température ambiante, on entend une température appartenant à la gamme 18-25°C, et notamment égale à 22°C. Les particules sont considérées stables quand la variation de leur diamètre moyen par rapport à D0 (diamètre moyen des particules mises en dispersion dans le milieu, juste après élaboration) est inférieure ou égale à 40%, préférentiellement inférieure à 30% et encore plus préférentiellement inférieure à 20%.
La présente invention a également pour objet un procédé de préparation de particules ci-dessus définies comprenant les étapes suivantes :
a) disposer d'une solution aqueuse de chitosane, et, en particulier, d'un chitosane présentant un degré d'acétylation (DA) appartenant à la gamme allant de 35 à 49% et une masse molaire moyenne en poids Mw appartenant à la gamme allant de 55 à 150 kg/mol,
b) disposer d'une solution aqueuse de polymère anionique,
c) additionner l'une de ces solutions à l'autre solution, de manière à obtenir une solution colloïdale de particules chargées positivement formées d'un complexe polyélectrolyte de chitosane et du polymère anionique.
La description qui va suivre, va permettre de mieux comprendre l'invention.
Dans le cadre de l'invention, les inventeurs ont mis en évidence, qu'il était possible d'obtenir des particules à base de chitosane présentant une très grande stabilité et, notamment une stabilité pendant une durée au moins égale à 20 jours, de préférence au moins égale à 45 jours, lorsque les particules sont dispersées à un taux de solide de 0,01% à 5%, et préférentlellement de 0,1% à 2% (masse totale de polymères ramenée à lOOmL de dispersion) dans de l'eau contenant 150 mM de NaCI ou dans une solution de PBS (saline phosphate tamponnée, de l'anglais « Phosphate buffered Saline », comme par exemple le PBS Invitrogen™/GIBCO® PBS pH 7,4 IX lot 712299), en formant un complexe polyélectrolyte dont la charge globale est positive, par association d'un polyanion et d'un chitosane présentant un DA et une Mw particuliers. Le choix d'un chitosane présentant un degré d'acétylation (DA) appartenant à la gamme allant de 35 à 49 %, notamment dans la gamme allant de 44 à 48 % et une masse molaire moyenne en poids Mw appartenant à la gamme allant de 55 à 150 kg/mol, de préférence dans la gamme allant de 70 à 130 kg/mol permet d'atteindre de telles stabilités. Les exemples ci-après détaillent les techniques de mesure du DA et de la Mw, prises comme référence, dans le cadre de l'invention.
Tout type de polymère anionique présentant, par exemple des fonctions sulfate, carboxyméthyle, acide carboxylique et sulfate, peut être utilisé. De tels polymères pourront notamment appartenir à la famille des polysaccharides. A titre d'exemple, le polymère anionique peut être choisi parmi l'acide hyaluronique, le sulfate de dextrane, le sulfate de cellulose, le sulfate de chondro'ftine, le sulfate d'héparane, le sulfate de dermatane, le sulfate de kératane, les alginates, les pectines, le carboxyméthyl dextrane, la carboxyméthylamylose, la carboxyméthylcellulose, la carboxyméthyl beta- cyclodextrine, l'héparine, le polystyrène sulfonate, les homo ou copolymères synthétiques hydrosolubles linéaires ou ramifiés à base - d'au moins un monomère anionique possédant soit une fonction carboxylique (ex: acide acrylique, acide méthacrylique, et leurs sels..), soit une fonction acide sulfonique (ex: acide 2-acrylamido- 2-méthyl propane sulfonique (AMPS) et leurs sels..) - et éventuellement d'un ou plusieurs monomère(s) non-ionique bien connus par l'homme de métier. Le sulfate de dextrane est, néanmoins, préféré. Idéalement, la masse molaire moyenne des polyanions n'est pas un facteur limitant la stabilité. Un polymère anionique, et notamment du sulfate de dextrane, présentant une molaire moyenne en poids appartenant à la gamme allant de 5 à 5000 Kg/mol, de préférence, à la gamme allant de 5 à 1000 Kg/mol est, par exemple utilisé.
Les particules selon l'invention sont chargées positivement. En particulier, le rapport entre le nombre de charges du chitosane et le nombre de charges du polymère anionique n+/n" appartient à la gamme allant de 1,05 à 5, de préférence à la gamme allant de 1,5 à 3.
Les particules selon l'invention sont essentiellement sphériques. Il peut s'agir de particules microniques, submicroniques ou nanométriques. Notamment, les particules présentent un diamètre moyen appartenant à la gamme allant de 50 nm à 50 μηπ, de préférence à la gamme allant de 150 nm à 5 pm. Le diamètre moyen des particules peut être mesuré selon diverses méthodes connues de l'homme de l'art. Dans le cadre de l'invention, il correspond au diamètre moyen hydrodynamique obtenu par la méthode de diffusion quasi-élastique de la lumière et le traitement des données selon la méthode des cumulants. Un ensemble de particules est également caractérisé par un indice de polydispersité qui correspond à la formule suivante μ2/<( 2 où μ2 est le second cumulant de la fonction de corrélation issue de l'analyse des données par la méthode des cumulants et (G)2 le taux moyen de déclin. Un indice de polydispersité inférieure ou égale à 0,05 est caractéristique d'une population resserrée (dispersion isodisperse) en taille tandis qu'un indice compris entre 0,05 et 0,15 est représentatif d'une dispersion de tailles élargie (dispersion polydisperse) (Coombes, A. G. A.; Scholes, P. D.; Davies, M. C; Illum, L; Davis S. S. Biomaterials 1994, 15, 673). De manière avantageuse, les particules selon l'invention, présente un indice de polydispersité appartenant à la gamme allant de 0,01 à 0,25, de préférence, à la gamme allant de 0,05 à 0,2. Un tel indice de polydispersité peut être directement obtenu grâce au procédé selon l'invention, sans la mise en œuvre d'une étape de filtration ou d'un autre procédé de fractionnement.
Les particules selon l'invention peuvent être obtenues par addition d'une solution aqueuse du chitosane ou du polymère anionique sur une solution aqueuse de l'autre polymère (chitosane ou polymère anionique), les dites solutions étant, par exemple, à un pH appartenant à la gamme allant de 2 à 9, préférentiellement à la gamme allant de 3 à 8. De façon avantageuse, une au moins des dites solutions (voire les deux) contient un sel monovalent au plus à une concentration 400 mM, préférentiellement au plus à une concentration de 150 mM, par exemple sous la forme de NaCI. La présence d'un tel sel permet de stabiliser la force ionique du milieu lors du procédé d'élaboration des particules. Pour réaliser la formation de particules conformes à l'invention, le chitosane et le polymère anionique sont solubilisés séparément, par agitation, dans une solution contenant un sel monovalent à une concentration comprise, par exemple, entre 0,05 et 150mM, préférentiellement entre 10 et 70 mM et, encore plus préférentiellement, entre 30 et 60 mM. Le chitosane est mis en solution par protonation de ses fonctions aminé par le biais d'une solution contenant, entre autre, un acide fort ou faible (acide chlorhydrique ou acide acétique notamment). Il est également possible d'utiliser un acétate ou chlorhydrate de chitosane. Chaque polyélectrolyte est dissous à une concentration massique (m/v) comprise, par exemple, entre 0,01 % à 0,5 %, préférentiellement entre 0,05% et 0,3% et encore plus préférentiellement entre 0,05 % et 0,2 %. Après dissolution, le pH de chaque solution est, de préférence, ajusté à une valeur comprise entre 2 et 8, préférentiellement entre 3 et 6. Ensuite, les solutions sont, le plus souvent, purifiées par passage sur un filtre, par exemple de porosité 0,22pm, ce qui permet d'envisager une stérilisation par filtration. Les particules sont formées en mélangeant, sous agitation, les deux solutions, dont les volumes respectifs ont été préalablement fixés par rapport à la valeur souhaitée de R représentant le rapport entre les charges positives et négatives respectivement du polycation et du polyanion. La dispersion ainsi obtenue peut, ensuite, être centrifugée, par exemple pendant une durée comprise entre 10 minutes et 90 minutes, préférentiellement entre 30 minutes et 70 minutes. La vitesse de centrifugation est, par exemple, comprise entre 600 g et 20000 g (g correspondant à l'attraction terrestre), préférentiellement entre 4000 g et 15000 g et encore plus préférentiellement entre 6000 g et 12000 g. Enfin, les particules peuvent ensuite être redispersées dans le milieu désiré, à un taux de solide, notamment compris entre 0,1% et 5%, préférentiellement entre 0,5% et 3% et encore plus préférentiellement entre 0,8% et 2%. L'ensemble du procédé peut être réalisé à température ambiante et sous pression atmosphérique.
Les particules selon l'invention peuvent se présenter sous la forme d'une poudre obtenue, par exemple, après une étape de lyophilisation, ou encore sous la forme d'une solution colloïdale en phase aqueuse, présentant, par exemple, un pH appartenant à la gamme allant de 2 à 9, préférentiellement appartenant à la gamme allant de 4 à 8, et notamment à un taux de solide (masse totale de polymères ramenée à lOOmL de solution colloïdale) appartenant à la gamme allant de 0,01 % à 5 % préférentiellement appartenant à la gamme allant de 0,1 % à 2 %. Une telle solution colloïdale pourra contenir un ou plusieurs sels, par exemple du chlorure de sodium (NaCI), avec une concentration totale en sels, de préférence, au plus de 400 mM. Une telle solution colloïdale contenant des sels et/ou au pH physiologique (7,4), est stable, à température ambiante, pendant une durée suffisamment longue, notamment d'au moins 20 jours, autorisant son utilisation dans des applications biologiques notamment. Une durée de stabilité plus longue peut être obtenue, notamment pour son stockage, à une température inférieure. Pour l'obtention d'une telle dispersion colloïdale, les particules peuvent subir une ou plusieurs opérations, notamment pour atteindre le taux de solide souhaité. Les particules pourront être séparées de la phase aqueuse dans laquelle elles sont obtenues, lavées et redispersées dans une autre phase aqueuse, ou encore la solution colloïdale obtenue pourra être concentrée, afin d'atteindre le taux de particules désiré.
Les particules selon l'invention pourront inclure un composé d'intérêt ou un agent actif. A titre d'exemple d'agent actif, on peut citer, notamment, les composés présentant un intérêt en thérapeutique (molécule organique active), les protéines, les acides nucléiques, les hormones, les vitamines, les composés présentant un intérêt en cosmétique tels que les parfums par exemple, les arômes... Ledit composé d'intérêt ou principe actif sera associé aux particules par encapsulation au cours de la synthèse des particules (le composé d'intérêt étant ajouté soit à la solution de polyanion soit à la solution de polycation), par adsorption à l'interface de particules préformées ou encore par diffusion à l'intérieur de particules préformées.
A titre d'exemples d'application, les particules selon l'invention pourront être utilisées pour la préparation d'une composition pharmaceutique, cosmétique, dermatologique ou alimentaire.
Les exemples ci-après permettent d'illustrer l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif. Les techniques de référence dans le cadre de l'invention, pour déterminer les caractéristiques des polymères et des particules, sont également données.
Détermination des Masses Molaires
La masse moléculaire moyenne en poids (Mw) et l'indice de polydispersité (Ip) des polymères sont déterminés par chromatographie d'exclusion stérique couplée en ligne avec un réfractomètre différentiel (Waters 410) et avec un système multiangle de diffusion de la lumière (MALLS, Dawn, DSP), longueur d'onde opérationnelle de 632,8 nm). Les données de diffusion de lumière sont analysées par l'équation de Raleigh- Debye. Les incréments d'indice de réfraction (dn/dc) sont déterminés pour chaque échantillon avec un interféromètre (NFT Scan Ref) à la longueur d'onde de 632,8 nm.
Conditions d'analyses chromatographiques pour le chitosane : des colonnes TSK 3000 et 6000 sont utilisées dans un système HPLC (de l'anglais « high performance liquid chromatography ») avec pour éluant le tampon suivant : Acide acétique (0,2M) / Acétate d'ammonium (0,15M) pH 4,5 qui a été préalablement dégazé. Le débit est de 0,5 mL.min"1.
Conditions d'analyses chromatographiques des polyanions : Une colonne (aquagel-OH SPolymer Laboratories) est utilisée et l'éluant est une solution aqueuse de NaNC 0,1M pH7.
Tout polymère étant constitué d'une distribution de chaînes de longueur variable, on définit la masse molaire moyenne en poids par la formule suivante connue de l'homme de l'art : où x désigne le degré de polymérisation ; nx le nombre de macromolécules de degré de polymérisation x ; Mx la masse de telles macromolécules.
Cette grandeur est déterminée par diverses méthodes connues de l'homme de l'art.
Détermination des densités de charges des oolvélectrolytes
Détermination pour le chitosane : Elle repose sur la détermination du
Degré d'Acétylation (DA) qui représente le pourcentage d'unités N-acétyl glucosamine dans la chaîne macromoléculaire. Le DA est déterminé par Résonance Magnétique Nucléaire du Proton (RMN l ) en l'intensité du signal de résonance des protons des groupes méthyle avec celle des protons du cycle (H2-H6), située entre 3 et 4 ppm. Le degré d'acétylation est alors déterminé par la relation suivante : Cette méthode est connue sous le nom de méthode de Hirai (Hirai A. et al. Polym Bull. 1991, 26, 87).
Détermination de la densité de charge pour les polysulfates : Elle repose sur un dosage colorimétrique du nombre de fonctions sulfate au moyen du bleu de toluidine en utilisant un spectrophotomètre UV/VIS (mQuant, Biotech instrument). Une gamme étalon en sulfate de dextrane est réalisée en décrivant une gamme de concentration en fonctions sulfate de 7.10"5 à 1,4.10"4 M dans un tampon acétate de sodium 10m M pH 4. Le Bleu de Toluidine est ajouté à chaque solution à la concentration de 10"4 M. Le Bleu de Toluidine fait un complexe avec le polymère qui précipite, le point équivalent du dosage correspond à l'augmentation de l'absorbance à 645 nm due au Bleu de Toluidine en excès.
Détermination du diamètre moyen des particules
Le diamètre moyen des particules est déterminé par diffusion quasi élastique de la lumière en utilisant par exemple l'appareil Zetasizer HS 3000 de la compagnie Malvern et le système expert associé. Les mesures fournissent diamètre moyen hydrodynamique h obtenu par la méthode de diffusion quasi-élastique de la lumière et le traitement des données selon la méthode des cumulants et l'indice de polydispersité PDI correspond à la formule suivant μ2/<0>2 où μ2 est le second cumulant de la fonction de corrélation issue de l'analyse des données par la méthode des cumulants et {Q}1 le taux moyen de déclin. Un indice de polydispersité inférieure ou égale à 0,05 est caractéristique d'une population resserrée (dispersion isodisperse) en taille tandis qu'un indice compris entre 0,05 et 0,15 est représentatif d'une dispersion de tailles élargie (dispersion polydisperse) (Coombes, A. G. A.; Scholes, P. D.; Davies, M. C; Illum, L.; Davis S. S. Biomaterials 1994, 15, 673)
Protocole de contrôle de la stabilité colloïdale
Une fois récupérées dans le milieu souhaité, les particules sont analysées par diffusion quasi-élastique de la lumière. Le diamètre moyen D0 des particules est déterminé quelques minutes après la redispersion de ces dernières (le milieu sera soit une solution aqueuse de chlorure de sodium à 150mM, soit un tampon PBS Invitrogen™/GIBCO® PBS pH 7,4 IX lot 712299). Ensuite, la dispersion est stockée à température ambiante sans agitation. Le diamètre des complexes est contrôlé régulièrement. Les particules sont considérées stables quand la variation du diamètre moyen par rapport à D0 (diamètre moyen des particules dans le milieu de stockage après élaboration) est inférieure ou égale à 40%, préférentiellement inférieure à 30% et encore plus préférentiellement inférieure à 20%. La stabilité colloïdale est étudiée à température ambiante, sauf stipulation contraire.
a) Protocole Opératoire pour rhydroivse du chitosane, permettant de contrôler la masse molaire du chitosane
L'hydrolyse du chitosane est réalisée par désamination nitreuse. Le chitosane est dissous dans un tampon acide acétique 0,2M/acétate d'ammonium 0,15 M à 0,5 % en masse (m/v). Après dissolution totale du chitosane, un volume précis d'une solution de nitrites de sodium à une concentration initiale égale à 10 g/L est ajouté afin d'obtenir un rapport molaire nitrite / unité glucosamine égal à 0,1. La durée d'hydrolyse est déterminée par rapport à la masse molaire désirée du chitosane. La réaction est arrêtée par précipitation du chitosane, en ajoutant de l'ammoniaque diluée pour atteindre un pH compris entre 9 et 11. Le polymère subit alors une série de 6 lavages avec de l'eau déionisée par des cycles lavage- centrifugation (20 min à 10 000g à 4°C) jusqu'à l'obtention d'un pH neutre. Après la dernière centrifugation, l'eau est éliminée et le chitosane lyophilisé, b) Protocole Opératoire pour la réacétylation du chitosane permettant de contrôler la dearé d'acétylation du chitosane
Ce procédé est adapté des travaux de Vachoud et al. (L. Vachoud, IM. Zydowicz, A. Domard Carbohydrate Research 302, 169-177, 1997). Le chitosane est mis en solution dans un volume V d'eau à une concentration égale à 1% en masse auquel est ajouté 4g/L d'acide acétique. Après dissolution du chitosane, un volume de 1,2-propanediol (Sigma-aldrich) correspondant à 80% de V est ajouté progressivement sous agitation. L'agitation est maintenue pendant 30 minutes puis le mélange est dégazé pendant 1 heure à température ambiante. Un mélange correspondant à 20% de V de 1,2-propanediol et de Xg d'anhydride acétique, conformément à l'équation (1) ci-dessous, est ensuite ajouté à la solution. La réaction se déroule pendant 12 heures. Enfin, le polymère réacétylé est récupéré après avoir subi les même étapes de précipitation, de lavages avec de l'eau déionisée (15 lavages) et de lyophilisation que précédemment au paragraphe a).
γ _ mchitosane X 0 ~ %«« ) X ~ ) X ^ anhydride acétique avec mchitosane, la masse de chitosane introduite ; %eau, la quantité d'eau contenue dans le chitosane (déterminé par ATG) ; Manhydnde acétique, la masse molaire de l'anhydride acétique ; DAi, le DA final ; DAo, le DA initial ; Mn0n acétyié, la masse molaire du motif non acétylé et Macétyié, la masse molaire du motif acétylé.
Exemple de réacétylation
Pour préparer 5 g de chitosane de degré d'acétylation 40%, 5 g de chitosane (DA= 6% ; Mw= 470 000 g/mol) sont solubilisés dans 500 ml_ d'une solution d'acide acétique. Une fois le polymère dissous, 400 ml_ de 1,2-propanediol sont ajoutés progressivement au mélange. Après 30 minutes d'agitation, le système est dégazé à l'air pendant lh. Ensuite, 20 ml_ de 1,2-propanediol contenant 0,95g d'anhydride acétique sont ajoutés au milieu réactionnel.
Exemple 1 (chitosane DA 44%. Mw 70 kg/mol + sulfate de dextrane de 500 kg/mol)
106 mg d'un chitosane (France chitine, lot 113) dont le degré d'acétylation (DA) et la masse molaire moyenne en poids (Mw) sont respectivement égaux à 44% et 70 kg/mol sont mis en solution sous agitation magnétique dans 93g d'eau (Eau d'irrigation, Versol) contenant 105 pL d'acide acétique glacial (Sigma-aldrich) et 273 mg de chlorure de sodium (NaCI, Sigma-aldrich). 32mg du sel de sodium de sulfate de dextrane (« Dextran sulfate sodium sait » de Leuconostoc spp, Sigma-aldrich) dont la masse molaire moyenne minimale en poids est égale à 500 kg/mol sont solubilisés dans 30,35 g d'eau contenant 87 mg de NaCI. L'agitation des solutions est maintenue pendant 16h. Afin d'ajuster le pH des solutions à 4, 100pL d'une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH, Sigma-atdrich) à 0,1 M et 5 pL d'acide chlorhydrique (Sigma-aldrich) à 0,01M sont ajoutés respectivement à la solution de chitosane et à la solution de sulfate de dextrane (DS). Le pH des solutions est contrôlé à l'aide d'un pHmètre Hanna HI 207. Les pH des solutions de chitosane et de DS sont respectivement égaux à 4 et 4,4. Ces solutions sont purifiées à l'aide d'une seringue et d'un filtre 0,22 sm (Millipore, MILLEX®GP, 0.22pm). Ensuite sont prélevées 15 g de la solution de chitosane et 3,9 g de la solution de DS. Le rapport des charges entre le chitosane et le sulfate de dextrane est égal à 2 (correspondant à une ionisation totale des deux polyélectrolytes). La solution de DS est ajoutée sur la solution de chitosane sous forte agitation magnétique. La dispersion ainsi obtenue est centrifugée à 10000 g pendant 60 minutes (Centrifugeuse BECKMAN, J2-21, rotor JA-20). Une fois le surnageant éliminé, les nanoparticules sont redispersées dans 300 μί de PBS ïnvitrogen™/GIBCO® PBS pH 7.4 IX lot 712299. Le diamètre moyen des particules Do est déterminé par diffusion quasi-élastique de la lumière ( anoZS®, Malvern Instruments). Il est égal à 340 nm et Γ indexe de polydispersité (PDI) est égal à 0,17.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 1 est évaluée en suivant l'évolution du diamètre des particules au cours du temps. Ces dernières sont stockées dans le PBS, à température ambiante (22°C) sans agitation dans un eppendorf de 2mL (Eppendorf) et leur diamètre moyen est mesuré à intervalle régulier. Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 63 jours.
Exemple 2 (chitosane DA 44%, Mw 70 kg/mol + sulfate de dextrane de 5 kg/mol)
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. La composition de la solution de chitosane est identique à celle de l'exemple 1. 32,3 mg de sel de sodium de sulfate de dextrane (« Dextran sulfate sodium sait » from Leuconostoc spp, Sigma- aldrich) dont la masse molaire moyenne est égale à 5 kg/mol sont solubilisés dans 30,2g d'eau contenant 87mg de NaCI. Le diamètre (D0) et le PDI des particules obtenues après redispersion dans du PBS sont respectivement égaux à 327 nm et 0,13.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées à l'exemple 2 est évaluée suivant la même méthode qu'à l'exemple 1. Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 63 jours.
Exemple 3 (chitosane DA 48%, Mw 130 ka/mol + sulfate de dextrane de 500 kg/mol)
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 70 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire (Mw) sont respectivement égaux à 48 % et 130 kg/mol sont mis en solution, sous agitation magnétique, dans 60,12 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol) contenant 80 pL d'acide acétique glacial et 180 mg de NaCI. 55 mg de sel de sodium de sulfate de dextrane (« Dextran sulfate sodium sait » de Leuconostoc spp, Sigma-aldrich) dont la masse molaire minimale moyenne est égale à 500 kg/mol sont solubilisés dans 50 g d'eau contenant 146,5 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 15 g d'une solution de chitosane et 3,7 g d'une solution de DS. Le rapport des charges entre le chitosane et le sulfate de dextrane est égal à 3. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans du PBS ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 407 nm et 0,19.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 3 est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1. Le tableau suivant expose évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 91 jours.
Exemple 4 (chitosane DA 48%, Mw 130 kg/mol + sulfate de dextrane de 5 kg/mol)
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 36,5 mg d'un chitosane identique à l'exemple 3 sont mis en solution, sous agitation magnétique, dans 30 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol) contenant 35 pL d'acide acétique glacial et 89,3 mg de NaCI. 34,5 mg de sel de sodium de sulfate de dextrane (Sigma-aldrich dont la masse molaire moyenne est égale à 5 kg/mol sont solubilisés dans 30 g d'eau contenant 85,9 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 15 g d'une solution de chitosane et 2,4 g d'une solution de DS. Le rapport des charges entre le chitosane et le sulfate de dextrane est égal à 3. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans du PBS ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 415 nm et 0,17.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 4 est évaluée en suivant la même méthode qu'à l'exemple 1. Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 111 jours.
Exemple 5 (chitosane DA 48%, Mw 130 ka/mol + héparine)
Les nanoparticules sont élaborées suivant le protocole décrit dans l'exemple 1. 36,2 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire sont respectivement égaux à 48 et 130 kg/mol sont mis en solution sous agitation magnétique dans 32,2 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol®) contenant 30 pL d'acide acétique glacial et 95 mg de NaCI. 32.2 mg d'héparine de sodium (« Heparin sodium sait » from porcine intestinal mucosa , product number H4784, Sigma-aldrich) de 9 à 12 kg/mol sont solubilisés dans 32,02g d'eau contenant 89 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 15 g d'une solution de chitosane et 4,5 g d'une solution d'héparine. Le rapport des charges entre le chitosane et le polyanion est égal à 2. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans une solution (Eau Versol® lot 3007088) contenant 150mM de NaCI ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 440 nm et 0,17.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1. Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 20 jours.
Exemples comparatifs
Les exemples rapportés ci-dessous ont été obtenus selon le mode opératoire de l'exemple 1. Seules les propriétés du chitosane (masse molaire et DA), ainsi que la masse molaire des sulfates de dextrane ont été variés comme stipulé dans le Tableau ci-dessous. Aucune de ces formulations ne conduit à des colloïdes stables, et dans de nombreux cas, il n'y a même pas formation de particules.
Exemple 7 (Chitosane DA 47 Mw 70 ka/mol + chondroïtine sulfate
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 173 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire sont respectivement égaux à 47 et 70 kg/mol sont mis en solution sous agitation magnétique dans 150g d'eau (Eau d'irrigation, Versol) contenant 50μί d'acide acétique glacial et 440mg de NaCI. 35mg de sulfate de chondroïtine (Chondroitin 4-sulfate sodium sait from bovine trachea, Sigma-aldrich) sont solubilisés dans 30g d'eau contenant 88 mg de NaCI. Ensuite sont préparées : 15g d'une solution de chitosane et 5,5g d'une solution de sulfate de chondroïtine. Le rapport des charges entre le chitosane et le polyanion est égal à 2,8. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans une solution 150mM de NaCI ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 275nm et 0,14
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 7 est évaluée suivant la même méthode qu'à l'exemple 1. Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 20 jours.
Exemple 8 (Chitosane DA 42 Mw 84 ka/mol et Héparine')
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 94 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire sont respectivement égaux à 42 et 84 kg/mol sont mis en solution sous agitation magnétique dans 82 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol®) contenant 70 μί d'acide acétique glacial et 240 mg de NaCI. 32 mg d'héparine de sodium (« Heparin sodium sait » from porcine intestinal mucosa , product number H4784, Sigma-aldrich) sont solubilisés dans 30 g d'eau contenant 90 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 20 g d'une solution de chitosane et 6,7 g d'une solution d'héparine. Le rapport des charges entre le chitosane et le polyanion est égal à 2. Les nanoparticules obtenues après redispersion, à un taux de solide égal à 0,5% dans une solution 150mM NaCI, ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 288 nm et 0,16.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 8 est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1. Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 70 jours. Durée de stockage Diamètre
PDI
(jours) moyen (nm)
0 288 0,16
8 245 0,11
12 270 0,16
35 222 0,06
42 222 0,04
53 226 0,003
70 219 0,05
Exemple 9 (Chitosane DA 45 Mw 127 kg/mol + Héparine1)
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 95 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire sont respectivement égaux à 45 et 127 kg/mol sont mis en solution sous agitation magnétique dans 82 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol®) contenant 70 L d'acide acétique glacial et 240 mg de NaCI. 32 mg d'héparine de sodium (« Heparin sodium sait » from porcine intestinal mucosa , product number H4784, Sigma-aldrich) sont solubilisés dans 30 g d'eau contenant 90 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 20 g d'une solution de chitosane et 6,7 g d'une solution d'héparine. Le rapport des charges entre le chitosane et le polyanion est égal à 2. Les nanoparticules obtenues après redispersion à un taux de solide égal à 0,5% dans une solution 150mM NaCI, ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 306 nm et 0,17.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 9 est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1.
Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 78 jours. Durée de Diamètre moyen
PDI
stockage (jours) (nm)
0 266 0,11
8 229 0,1
12 246 0,1
35 210 0,05
42 215 0,01
53 218 0,05
70 209 0,04
78 199 0,04 Exemple 10 : stabilité à 4°C (Chitosane DA 42 Mw 84 ka/mol et sulfate de Dextran Mw 500ka/moh
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 141 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire (Mw) sont respectivement égaux à 42% et 84 kg/mol sont mis en solution, sous agitation magnétique, dans 122 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol®) contenant 120 pL d'acide acétique glacial et 355 mg de NaCI. 40 mg de sel de sodium de sulfate de dextrane (« Dextran sulfate sodium sait » de Leuconostoc spp, Sigma-AIdrich ) dont la masse molaire minimale moyenne est égale à 500 000 g/mol sont solubilisés dans 35 g d'eau contenant 102 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 30 g d'une solution de chitosane et 8 g d'une solution de DS. Le rapport des charges entre le chitosane et le sulfate de dextrane est égal à 2. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans du PBS (GIBCO® PBS pH 7.4 IX ) à un taux de solide de 2% ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 339 nm et 0,17. La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 10 est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1.
Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 143 jours à température ambiante.
Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du
PDI des nanoparticules pendant 143 jours à 4°C.
Exemple 11 : stabilité à 4°C Chitosane DA 42 Mw 84 ka/mol et Dextran sulfate Mw 5000 a/mol1)
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 140 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire (Mw) sont respectivement égaux à 42% et 84 kg/mol sont mis en solution, sous agitation magnétique, dans 122 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol®) contenant 120 μΙ_ d'acide acétique glacial et 354 mg de NaCI. 40 mg de sel de sodium de sulfate de dextrane (« Dextran sulfate sodium sait » de Leuconostoc spp, Sigma-AIdrich ) dont la masse molaire moyenne est égale à 5000 g/mol sont solubilisés dans 35 g d'eau contenant 102 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 30 g d'une solution de chitosane et 7,7 g d'une solution de DS. Le rapport des charges entre le chitosane et le sulfate de dextrane est égal à 2. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans du PBS (GIBCO® PBS pH 7.4 IX ) à un taux de solide de 1,6% ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 358 nm et 0,18.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 11 est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1. Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 143 jours à température ambiante.
Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 143 jours à 4°C. Durée de Diamètre moyen
PDI
stockage (jours) (nm)
0 358 0,18
10 348 0,17
35 321 0,15
90 359 0,17
97 319 0,15
121 338 0,17
143 359 0,19
Exemple 12 : Stabilité à 37°C (Chitosane DA 42 Mw 84 kg/mol et Dextran sulfate Mw 500ka/mon
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 141 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire (Mw) sont respectivement égaux à 42% et 84 kg/mol sont mis en solution, sous agitation magnétique, dans 122 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol®) contenant 120 μί d'acide acétique glacial et 356 mg de NaCI. 86 mg de sel de sodium de sulfate de dextrane (« Dextran sulfate sodium sait » de Leuconostoc spp, Sigma-AIdrich ) dont la masse molaire minimale moyenne est égale à 500 000 g/mol sont solubilisés dans 80 g d'eau contenant 234 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 30 g d'une solution de chitosane et 8,6 g d'une solution de DS. Le rapport des charges entre le chitosane et le sulfate de dextrane est égal à 2. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans une solution NaCI 150mM (eau Versol®) à un taux de solide de 1%, ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 354 nm et 0,24.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 12 est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1. Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 79 jours à 37°C.
Exemple 13 : stabilité à 37°C ( Chitosane DA 42 Mw 84 kg/mol et Dextran sulfate Mw 5000a/mon
Les nanoparticules sont élaborées suivant le même protocole que celui décrit dans l'exemple 1. 141 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire (Mw) sont respectivement égaux à 42% et 84 kg/mol sont mis en solution, sous agitation magnétique, dans 122 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol®) contenant 120 pL d'acide acétique glacial et 356 mg de NaCI. 86 mg de sel de sodium de sulfate de dextrane (« Dextran sulfate sodium sait » de Leuconostoc spp, Sigma-AIdrich ) dont la masse molaire moyenne est égale à 5000 g/mol sont solubilisés dans 80 g d'eau contenant 237 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 30 g d'une solution de chitosane et 8,3 g d'une solution de DS. Le rapport des charges entre le chitosane et le sulfate de dextrane est égal à 2. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans une solution NaCI 150mM (eau Versol®) à un taux de solide de 1% ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 297 nm et 0,13. La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées dans l'exemple 13 est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1.
Le tableau suivant expose l'évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 79 jours à 37°C.
Exemple 14 : fDA 48%, Mw 130 000 a/mol + Héparan sulfate)
Les nanoparticules sont élaborées suivant le protocole décrit dans l'exemple 1. 36.2 mg d'un chitosane dont le DA et la masse molaire sont respectivement égaux à 48 et 130 kg/mol sont mis en solution sous agitation magnétique dans 32.2 g d'eau (Eau d'irrigation, Versol®) contenant 30 pL d'acide acétique glacial et 95 mg de NaCI. 34mg de sulfate d'héparane (Heparan sulfate sodium sait from bovine kidney, product number H7640, Sigma-aldrich) sont solubilisés dans 32,02g d'eau contenant 89 mg de NaCI. Ensuite sont prélevées : 15 g d'une solution de chitosane et 4.5 g d'une solution de sulfate d'héparane. Le rapport des charges entre le chitosane et le polyanion est égal à 2. Les nanoparticules obtenues après redispersion dans une solution (Eau Versol® lot 3007088) contenant 150mM de NaCI ont un diamètre moyen et un PDI respectivement égaux à 430 nm et 0,14.
La stabilité colloïdale des nanoparticules élaborées est évaluée suivant la même méthode que l'exemple 1. Le tableau suivant expose évolution du diamètre moyen et du PDI des nanoparticules pendant 20 jours. Durée de stockage Diamètre moyen
PDI
(jours) (nm)
0 (D0) 430 0,14
4 414 0,13
14 427 0,10
20 272 0,18

Claims

REVENDICATIONS
1 - Particules chargées positivement formées d'un complexe polyélectrolyte de chitosane et d'un polymère anionique caractérisées en ce que le chitosane présente un degré d'acétylation (DA) appartenant à la gamme allant de 35 à 49% et une masse molaire moyenne en poids (Mw) appartenant à la gamme allant de 55 à 150 kg/mol et en ce que le polymère anionique est choisi parmi l'acide hyaluronique, le sulfate de dextrane, le sulfate de cellulose, le sulfate de chondroïtine, le sulfate d'héparane, le sulfate de dermatane, le sulfate de kératane, les alginates, les pectines, le carboxyméthyl dextrane, la carboxyméthylamylose, la carboxyméthylcellulose, la carboxyméthyl beta-cyclodextrine, l'héparine, le polystyrène sulfonate, les homo ou copolymères synthétiques hydrosolubles linéaires ou ramifiés à base d'au moins un monomère anionique possédant soit une fonction carboxylique, soit une fonction acide sulfonique et éventuellement d'un ou plusieurs monomère(s) non-ionique(s).
2 - Particules selon la revendication 1 caractérisée en ce que le chitosane présente un degré d'acétylation (DA) appartenant à la gamme allant de 45 à 48% et une masse molaire moyenne en poids (Mw) appartenant à la gamme allant de 70 à 130 kg/mol.
3 - Particules selon l'une des revendications précédentes caractérisées en ce que le polymère anionique est du sulfate de dextrane.
4 - Particules selon l'une des revendications précédentes caractérisées en ce que le rapport entre le nombre de charges du chitosane et le nombre de charges du polymère anionique n+/n" appartient à la gamme allant de 1,05 à 5, de préférence à la gamme allant de 1,5 à 3.
5 - Particules selon l'une des revendications précédentes caractérisées en ce que le diamètre moyen des particules appartient à la gamme allant de 50 nm à 50 pm, de préférence à la gamme allant de 150 nm à 5 pm.
6 - Particules selon l'une des revendications précédentes caractérisées en ce qu'elles sont obtenues par addition d'une solution aqueuse du chitosane ou du polymère anionique sur une solution aqueuse de l'autre polymère (polyanion ou chitosane), les dites solutions étant à un pH appartenant à la gamme allant de 2 à 9, preférentiellement à la gamme allant de 3 à 8.
7 - Particules selon la revendication 6 caractérisées en ce qu'une au moins des dites solutions contient un sel monovalent au plus à une concentration de 400 mM, préférentiellement au plus 150 mM, par exemple sous la forme de NaCI.
8 - Particules selon l'une des revendications précédentes caractérisées en ce qu'elles comportent un agent actif.
9 - Particules selon l'une des revendications précédentes caractérisées en ce qu'elles se présentent sous la forme d'une dispersion colloïdale en phase aqueuse d'un pH appartenant à la gamme allant de 2 à 9, préférentiellement appartenant à la gamme allant de 4 à 8, à un taux de solide (masse totale de polymères ramenée à lOOmL de solution colloïdale) appartenant à la gamme allant de 0,01% à 5% préférentiellement appartenant à la gamme allant de 0,1% à 2%.
10 - Particules selon la revendication 9 caractérisées en ce que la solution colloïdale contient un ou plusieurs sels, par exemple du NaCI, la concentration totale en sels étant au plus égale à 400 mM.
11 - Procédé de préparation de particules selon l'une des revendications l à 10, comprenant les étapes suivantes :
a) disposer d'une solution aqueuse de chitosane,
b) disposer d'une solution aqueuse de polymère anionique choisi parmi l'acide hyaluronique, le sulfate de dextrane, le sulfate de cellulose, le sulfate de chondroïtine, le sulfate d'héparane, le sulfate de dermatane, le sulfate de kératane, les alginates, les pectines, le carboxyméthyl dextrane, la carboxyméthylamylose, la carboxyméthylcellulose la carboxyméthyl beta- cyclodextrine, l'héparine, le polystyrène sulfonate, des homo ou copolymères synthétiques hydrosolubles linéaires ou ramifiés à base d'au moins un monomère anionique possédant soit une fonction carboxylique, soit une fonction acide sulfonique et éventuellement d'un ou plusieurs monomère(s) non-ionique(s), c) additionner l'une de ces solutions à l'autre solution, de manière à obtenir une solution colloïdale de particules chargées positivement formées d'un complexe polyélectrolyte de chitosane et d'un polyanion.
12 - Procédé de préparation de particules selon la revendication 11 caractérisé en ce que le chitosane présente un degré d'acétylation (DA) appartenant à la gamme allant de 35 à 49 % et une masse molaire moyenne en poids Mw appartenant à la gamme allant de 55 à 150 kg/mol.
13 - Procédé de préparation de particules selon la revendication 11 ou 12 caractérisé en ce que le polymère anionique est du sulfate de dextrane.
14 - Procédé de préparation de particules selon l'une des revendications 11 à 13 caractérisé en ce que le rapport entre le nombre de charges du chitosane et le nombre de charges du polymère anionique n+/rï appartient à la gamme allant de 1,05 à 5, de préférence à la gamme allant de 1,5 à 3.
15 - Procédé de préparation de particules selon l'une des revendications 11 à 14 caractérisé en ce que la solution de chitosane et la solution de polymère anionique ont, toutes deux, un pH appartenant à la gamme allant de 2 à 9, préférentiellement à la gamme allant de 3 à 8.
16 - Procédé de préparation de particules selon l'une des revendications 11 à 15 caractérisé en ce que la solution de chitosane ou la solution de polymère anionique contient un sel monovalent au plus à une concentration de 400 mM, préférentiellement au plus de 150 mM.
17 - Procédé de préparation de particules selon l'une des revendications 11 à 16 caractérisé en ce que la solution aqueuse de chitosane est additionnée sur la solution aqueuse de polysaccharide anionique.
18 - Procédé de préparation de particules selon l'une des revendications 11 à 17 caractérisé en ce que les particules sont séparés de la phase aqueuse dans laquelle elles sont obtenues, lavées et redispersées dans une autre phase aqueuse.
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