EP4117447A1 - Procédé pour la fabrication de composés d'intérêt à partir d'au moins un tissu conjonctif minéralisé, et composés d'intérêt issus de ce procédé de fabrication - Google Patents

Procédé pour la fabrication de composés d'intérêt à partir d'au moins un tissu conjonctif minéralisé, et composés d'intérêt issus de ce procédé de fabrication

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Publication number
EP4117447A1
EP4117447A1 EP21710294.6A EP21710294A EP4117447A1 EP 4117447 A1 EP4117447 A1 EP 4117447A1 EP 21710294 A EP21710294 A EP 21710294A EP 4117447 A1 EP4117447 A1 EP 4117447A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
eluent
interest
collagen
connective tissue
compounds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21710294.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vincenza FERRARO
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.)
Institut National de Recherche pour lAgriculture lAlimentation et lEnvironnement
Original Assignee
Institut National de Recherche pour lAgriculture lAlimentation et lEnvironnement
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut National de Recherche pour lAgriculture lAlimentation et lEnvironnement filed Critical Institut National de Recherche pour lAgriculture lAlimentation et lEnvironnement
Publication of EP4117447A1 publication Critical patent/EP4117447A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/04—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from fish or other sea animals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/10—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from hair, feathers, horn, skins, leather, bones, or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/04—Animal proteins

Definitions

  • the present invention relates to the general field of the valorization of the co-products which are generated by the animal food industries.
  • It relates in particular to processes for the manufacture of compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, said compounds of interest comprising at least collagen.
  • biopolymers which have potential in many applications, including biomaterials and technical materials, biomedicine or textiles.
  • collagen is particularly interesting because of its physical and biological properties.
  • Solid / liquid extraction is a fundamental unitary operation which aims to extract, separate, dissolve, either by immersion or by percolation, one or more components (liquid or solid) mixed with a solid.
  • This material transfer or exchange operation is thus carried out between, on the one hand, a solid phase which contains the material to be extracted and, on the other hand, a liquid phase, the extraction solvent (or eluent).
  • document US2007 / 0219128 describes such a solid / liquid extraction process which is carried out from fish bones immersed in water or an acid solution.
  • the acid solution is added at the start of the extraction step, with a view to immersion for 2 or 3 days, without regulation of the pH thereafter.
  • the current manufacturing processes are not completely satisfactory quantitatively (in particular in terms of extraction yield) and / or qualitatively (the collagen obtained is often denatured or hydrolyzed).
  • the present invention proposes a new process for the manufacture of compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, said compounds of interest comprising at least collagen.
  • the present invention relates to a manufacturing process which comprises the following steps:
  • said extraction step comprises successive operations of adjusting the pH of said eluent, spaced by a time interval.
  • the pH adjustment operations each comprise an addition of an acid in the mineralized connective tissue / eluent mixture, to decrease the pH of said eluent until reaching a pH value less than or equal to 5.5, preferably less than or equal to 4, preferably ranging from 2 to 4.
  • the collagen obtained is qualitatively very interesting: the collagen obtained is non-denatured and / or non-hydrolyzed.
  • the process according to the invention has the advantage of being able to be used on bones obtained from adult bovine animals (over 5 years of age).
  • the methods of the state of the art are in fact preferably applicable only on the bones of young animals (less than 2 years old at slaughter) for the greater ease of extraction compared to an adult bone whose collagen is more crosslinked (the chemical availability of collagen being reduced due to age).
  • Other non-limiting and advantageous characteristics of the process in accordance with the invention, taken individually or in any technically possible combination, are as follows:
  • the pH adjustment operations are configured to maintain the pH of said eluent at a pH value less than or equal to 5.5, preferably less than or equal to 4, preferably ranging from 2 to 4;
  • the time interval between two pH adjustment operations is one to five hours, preferably every 1h30 to 2h30;
  • the solid / liquid extraction step is carried out in the form of a single cycle in which said at least one mineralized connective tissue is subjected to a single solid / liquid extraction step, which at least one mineralized connective tissue is mixed with a determined quantity of eluent which is fully introduced at the start of the solid / liquid extraction step, which solid / liquid extraction step is advantageously carried out in a batch reactor;
  • the pH of the eluent is measured, and, following each measurement, a suitable quantity of acid is added so as to reduce the pH of the eluent to the value predetermined target pH;
  • the temperature of the eluent is maintained at a value corresponding to the physiological temperature of the animal from which said at least one mineralized connective tissue is derived, for example 37 ° C, plus or minus 5 ° C;
  • the pH adjustment operations each comprise an addition of an acid chosen from inorganic acids, for example hydrochloric acid;
  • the solid / liquid extraction step is carried out over a period of time of at least 5 days, for example ranging from 5 to 10 days;
  • the mass ratio of mineralized connective tissue / eluent is within a range ranging from 1/5 to 1/40 p / p, preferably from 1/15 to 1/25 p / p;
  • said at least one mineralized connective tissue is chosen from mineralized connective tissues from mammals or fish, which mineralized connective tissues from mammals are advantageously chosen from bones of bovines or pigs, in particular adult bovines with more than 5 years, which mineralized connective tissues obtained from fish are advantageously chosen from bones and scales;
  • the solid / liquid extraction step is carried out under pseudo-static conditions or stirring conditions;
  • said eluent is devoid of enzymes, in particular proteolytic enzymes, and / or calcium chelating agents;
  • the supply step comprises an operation of physicochemical preparation of said at least one mineralized connective tissue, which preparation operation comprises an operation mechanical treatment ensuring a powder reduction of said at least one mineralized connective tissue, which powder advantageously has a particle size ranging from 0.5 to 2 mm;
  • the eluent has a NaCl concentration of less than 60 g / L, preferably a NaCl concentration of less than 10 g / L, more preferably a value equal to 9 g / L;
  • the separation step is chosen from decantation, centrifugation or filtration;
  • the optional step of drying said compounds of interest is chosen from lyophilization or atomization.
  • the present invention also relates to the compounds of interest resulting from the manufacturing process according to the invention, said compounds of interest comprising collagen and optionally proteoglycans and / or minerals and / or non-collagen proteins.
  • the present invention also relates to a product of biological interest, comprising the compounds of interest resulting from the manufacturing process according to the invention, said compounds of interest comprising collagen and optionally proteoglycans and / or minerals, preferably from calcium, phosphorus, and magnesium, and / or non-collagenous protein.
  • the present invention also relates to this product of biological interest for its use as a medicament.
  • the present invention also relates to the use of a product of biological interest according to the invention, in an application chosen from:
  • FIG. 1 is a block diagram which illustrates the main steps of the manufacturing process according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating one embodiment of the supply step
  • FIG. 3 is a graph representing the kinetics of collagen extraction by multicycle extraction (mean values and standard deviation bars), expressed as an amount of collagen (mg) over time (day);
  • FIG. 4 is a graph representing the evolution of total mass yields by extraction of multicycle (1/5 w / w) and unicycle (1/20 w / w) collagen (average values and bars standard deviation), expressed as mass yield (mg of collagen per gram of bone) over time (day);
  • FIG. 5 is a diagram representing the mass yield of collagen (mg of collagen per gram of bone) at the end of the extraction (mean values and standard deviation bars), for the ratios 1/5 p / p and 1 / 20 p / p;
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the mass yield of collagen (mg of collagen per gram of bone) as a function of the stirring regime (static - without stirring / pseudo-static - with stirring), at the end of the extraction ( mean values and standard deviation bars);
  • FIG. 7 is a curve showing the kinetics of collagen extraction (mean values and standard deviation bars) in mg of collagen / g bone, over time (days);
  • FIG. 8 is a graph that illustrates the effect of temperature on collagen extraction efficiency (mg collagen / g bone) over time (day);
  • FIG. 9 is a diagram showing the effect of pH on collagen yield (mg collagen / g bone), with two pH management by temperature;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the glucose content (mg), with and without added NaCl (NaCl concentration w / w);
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the effect of pH and temperature on glucose solubilization, expressed in mg with two different pHs (normal and 2.5 constant) for each temperature;
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the effect of pH and temperature on dry matter, showing percent dry matter with two pH management by temperature.
  • the present invention thus relates to a process for the manufacture of compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, and the compounds of interest resulting from this process.
  • Collagen especially includes fibrillar collagens (FACIT), network forming collagens, anchor fibrils, transmembrane collagens, basement membrane collagens and others with unique functions.
  • FACIT fibrillar collagens
  • network forming collagens anchor fibrils
  • transmembrane collagens basement membrane collagens and others with unique functions.
  • the members of the collagen family advantageously have one characteristic in common: a straight triple helix composed of three a (alpha) chains. These can be formed by three identical chains (homotrimers), or by two or more different chains (heterotrimers), which are characteristic of humans and terrestrial animals.
  • the collagen is also advantageously chosen from type I fibrillar collagen (characteristic of mineralized animal tissues of which it represents more than 90% of all the collagens).
  • the collagen can also optionally be chosen from type II and V fibrillar collagen, basement membrane collagen (type IV), anchoring collagen (type VII), transmembrane collagen (type XVII) and FACIT collagen (Fibril Associated Collagen with Interrupted Triple helixes) (type XXII).
  • the collagen (resulting from the process according to the invention) advantageously comprises at least one type I collagen.
  • collagen is thus meant a single type of collagen or a mixture of at least two types of collagen.
  • compounds of interest also advantageously encompasses proteoglycans and / or minerals and / or non-collagen proteins.
  • Proteoglycans result from the combination of a protein and a glycosaminoglycan (GAG).
  • GAG glycosaminoglycan
  • proteoglycans advantageously consist of proteoglycans of the extra-cellular bone matrix, advantageously chosen from SLRPs (small leucine-rich proteoglycans) such as biglycan, decorin, mimecane, osteomodulin, and PRELPs (roline / arginine- rich repeat and leucine-rich repeat proteins).
  • SLRPs small leucine-rich proteoglycans
  • biglycan such as biglycan, decorin, mimecane, osteomodulin
  • PRELPs roline / arginine- rich repeat and leucine-rich repeat proteins
  • the minerals are preferably chosen from calcium, phosphorus and magnesium.
  • the non-collagenous proteins preferably include osteocalcin.
  • the supply step (A) therefore consists in supplying said at least one mineralized connective tissue (raw material) with a view to its treatment by the solid / liquid extraction step (B).
  • mineralized connective tissue in particular bone tissue, including reticular bone tissue, lamellar bone tissue and spongy bone tissue. This mineralized connective tissue is advantageously chosen from mineralized connective tissues obtained from mammals or fish.
  • the mineralized connective tissues are advantageously chosen from the bones of cattle or pigs, in particular from adult animals over 5 years old.
  • the bones used are then preferably long bones, and more preferably the diaphysis part of these long bones (obtained by removing the ends of the bone - epiphysis and metaphysis).
  • the long bones advantageously comprise the bones chosen from: femur, clavicle, humerus, radius, ulna, metacarpals, phalanges, tibia, fibula (or fibula).
  • Cattle include in particular bulls, oxen and cows.
  • the mineralized connective tissues are advantageously chosen from edges and scales.
  • said at least one mineralized connective tissue is preferably subjected to at least one physicochemical preparation operation.
  • This preparation operation preferably comprises a mechanical treatment operation to ensure a powder reduction of said at least one mineralized connective tissue (also called “crushing and / or grinding”).
  • the mineralized connective tissue powder advantageously has a particle size ranging from 0.5 to 2 mm (advantageously measured by a sieving method).
  • This preparation operation can also comprise, before grinding, operations chosen from:
  • a cleaning / drying operation for example by immersion in at least one alcohol bath (for example 70% ethanol),
  • FIG. 2 illustrates a particular embodiment of this supply step (A) starting from long bone.
  • A1 an operation to remove the ends of the bone (epiphysis and metaphysis),
  • A4 a bone marrow removal operation, crushing and grinding of slices.
  • This embodiment thus generates a bone powder (in particular of the shaft), suitable for the following extraction step (B).
  • the extraction step (B) consists of a solid / liquid extraction technique, also called “washing” or “leaching”, advantageously of the “maceration” type.
  • said at least one mineralized connective tissue (solid phase) is mixed with an eluent (also called “solvent”, “extraction solvent” or “liquid phase”) which is suitable. extracting the compounds of interest from said at least one mineralized connective tissue to said eluent.
  • This extraction step (B) is advantageously carried out in the form of a single cycle (also called “unicycle extraction").
  • said at least one mineralized connective tissue is then subjected to a single extraction step.
  • Said at least one mineralized connective tissue is then mixed with (immersed in) a determined amount of eluent which is fully introduced at the start of the extraction step (B).
  • This eluent, containing said at least one compound of interest, is recovered at the end of the extraction step (B).
  • the eluent is advantageously of food grade / grade (usable for human consumption).
  • the eluent advantageously consists of an aqueous solution which has an acidic pH and which optionally contains NaCl.
  • the eluent preferably consists of an acidic aqueous solution (also called “acidic medium”), the (initial) pH value of which is less than or equal to 5.5, preferably less than or equal to 4, preferably. ranging from 2 to 4.
  • an acidic aqueous solution also called “acidic medium”
  • the (initial) pH value of which is less than or equal to 5.5, preferably less than or equal to 4, preferably. ranging from 2 to 4.
  • This aqueous solution is for example chosen from one of the following acids: formic acid, acetic acid, propionic acid, malonic acid, butyric acid, succinic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, lactic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid , sulfuric acid, nitric acid.
  • the eluent has a NaCl concentration of less than 60 g / L, more preferably a NaCl concentration of less than 10 g / L, more preferably a value equal to 9 g / L (including a value approximately equal to 9 g / L, for example 8.5-9.5 g / L).
  • the eluent is also advantageously devoid of enzymes and / or calcium chelating agents.
  • enzymes capable of degrading collagen, in particular proteolytic enzymes, namely for example metalloproteinases (collagenases, gelatinases), serine proteinases (elastase, cathepsin G), cysteine proteinase (papain, calpains, cathepsins B, H, L, N and S), aspartic proteinases (pepsin, chymosin, cathepsins D and E).
  • metalloproteinases collagenases, gelatinases
  • serine proteinases elastase, cathepsin G
  • cysteine proteinase papain, calpains, cathepsins B, H, L, N and S
  • aspartic proteinases pepsin, chymosin, cathepsins D and E.
  • Calcium chelating agents include, for example, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid).
  • the mineralized connective tissue / eluent mass ratio is within a range from 1/5 to 1/40 w / w (weight / weight), preferably from 1/15 to 1/25 w / w (weight / weight).
  • the pH of the eluent is subjected to successive pH adjustment operations, which operations are spaced by a time interval (two pH adjustment operations successive are thus separated from each other by a lapse of time).
  • each pH adjustment operation involves adding an acid to the mineralized connective tissue / eluent mixture.
  • Each addition is adjusted so as to obtain a decrease in the pH of the eluent until a pH value (also known as the “predetermined target value”) of less than or equal to 5.5, preferably less than or equal to 4, is reached. more preferably ranging from 2 to 4.
  • a pH value also known as the “predetermined target value”
  • the pH of the eluent is measured, advantageously regularly; and, following each measurement, a suitable amount of acid is added so as to decrease the pH of the eluent to the predetermined target value.
  • the pH adjustment operations are configured to maintain (advantageously continuously) the pH of the eluent at a pH value which is less than or equal to 5.5, preferably less than or equal to 4, of preferably ranging from 2 to 4.
  • these pH adjustment operations are adjusted so that, throughout the extraction step (B), the pH of the eluent has a value which is less than or equal to a value maximum threshold of 5.5, preferably less than or equal to 4, preferably ranging from 2 to 4.
  • This preferred mode of operation (maintaining the pH) is also referred to as “constant pH” (as opposed to a variable pH in the absence of regular control of the pH of the mixture during the extraction step (B)). .
  • the time interval between two pH adjustment operations is advantageously from one to five hours, preferably from 1h30 to 2h30 (1h30 to 2h30).
  • Each pH adjustment operation advantageously comprises adding an acid to the mixture, advantageously a 0.5 M acidic aqueous solution.
  • the acid is advantageously chosen from inorganic acids, for example: hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid.
  • the temperature of the eluent is advantageously maintained at a constant value, corresponding to the physiological temperature of the animal from which said at least one mineralized connective tissue is derived.
  • this temperature is advantageously adjusted to a value of 37 ° C, plus or minus 5 ° C. Such a temperature ensures an interesting extraction yield, without risk of denaturing the extracted collagen.
  • the solid / liquid extraction step (B) is also advantageously carried out under conditions which are chosen from:
  • the extraction step (B) advantageously lasts over several days, preferably a period of at least 5 days, for example ranging from 5 to 10 days.
  • the extraction step (B) is advantageously carried out in a batch reactor (also called “batch”).
  • the eluent thus forms a collagen solution, optionally still containing proteoglycans and / or minerals and / or non-collagen proteins.
  • the separation step (C) consists of separating the eluent (containing the compounds of interest) from the bone.
  • This separation step is advantageously chosen from techniques conventional per se, for example decantation, centrifugation or filtration.
  • the optional drying step (D) consists in drying the compounds of interest, advantageously by eluting in a solution of low acidity (for example, pH of approximately 5.5), to obtain a soluble powder.
  • a solution of low acidity for example, pH of approximately 5.5
  • This drying operation (D) is advantageously aimed at eliminating the eluent by a phenomenon of evaporation and / or sublimation, so as to recover the compounds of interest.
  • This optional drying step (D) is for example chosen from lyophilization or atomization.
  • Lyophilization low temperature operation is carried out after freezing of the eluent (for example at -30 ° C), followed by sublimation of the same eluent at a pressure ranging from 0.1 to 5 mbar and at a temperature ranging from from -30 ° C to 15 ° C, for a period ranging from 1.5 to 3 days.
  • This operation makes it possible, for example, to obtain a powder containing 90 to 92% dry matter, 5 to 7% water and 1.5 to 4% acid.
  • the powder thus obtained advantageously exhibits an assembly in the form of microparticles of small sizes (ranging from 0.5 to 20 micrometers in diameter) according to observation under a scanning electron microscope (magnification 7000X).
  • the atomization drying at high temperature
  • the atomization is carried out on the eluent in its liquid state which is heated, for example to a temperature of 70 ° C, before passing through an addition which pulverizes it and which introduces it into a drying chamber, the temperature of which is set for example at 150 ° C.
  • the powder is then collected in a tank at room temperature. It advantageously has 95 to 96% dry matter, 3 to 3.5% water, 1 to 2% acid.
  • the powder thus obtained has for example an assembly in the form of fibers, the diameter of which is advantageously of the same order of dimension as the diameter of the collagen fibers in the bone (ranging from 0.05 to 2 micrometers) according to an observation at scanning electron microscope (magnification 7000X).
  • a product of biological interest is advantageously obtained which comprises the aforementioned compounds of interest.
  • This product of biological interest thus comprises at least collagen, and optionally proteoglycans and / or minerals and / or non-collagen proteins.
  • the collagen obtained advantageously consists of a natural collagen, which is advantageously neither fragmented nor denatured, thus retaining its biological and mechanical properties.
  • This collagen can be used to produce, for example, biomaterials and technical materials, or as a source of nutrients for soils.
  • this method according to the invention has the advantage of promoting the co-extraction of other molecules of biological interest, such as proteoglycans, and essential macroelements such as calcium, phosphorus and magnesium, to preserve the primary structure (amino acid sequence of the alpha-helix) and telopeptides characteristic of bone collagen (unlike conventional methods which use enzymes and which results in loss of telopeptides and partial hydrolysis of the protein chain).
  • molecules of biological interest such as proteoglycans, and essential macroelements such as calcium, phosphorus and magnesium
  • Such a product of biological interest can also be envisaged in a therapeutic use, as a medicament, for example to relieve inflammation due to osteoarthritis or rheumatoid arthritis, as a hemostatic, as an agent for regenerating connective tissues (bone , skin, tendons, ligaments), as an agent for healing wounds, as an antioxidant (collagen peptides, less than 3000 Dalton in molecular weight), or even as an agent for combating type II diabetes, in particular thanks to the presence of the non-collagen protein (osteocalcin).
  • a medicament for example to relieve inflammation due to osteoarthritis or rheumatoid arthritis, as a hemostatic, as an agent for regenerating connective tissues (bone , skin, tendons, ligaments), as an agent for healing wounds, as an antioxidant (collagen peptides, less than 3000 Dalton in molecular weight), or even as an agent for combating type II diabetes, in particular thanks to the presence of the non-collagen protein (osteocalcin).
  • This product of biological interest can also be used in a non-therapeutic application, advantageously chosen from the following applications:
  • the product of biological interest according to the invention can thus be incorporated into a cosmetic, pharmaceutical, food or biomaterial composition.
  • the product of biological interest can be processed to form various oral preparations as medicaments or health foods via methods well known per se.
  • specific preparations include: tablets (including coated tablets, regular tablets, gastric suspension tablets, mouth tablets, effervescent tablets and chewable tablets), capsules (including soft capsules and microcapsules), granules, powdered preparations for infusion, effervescent granules, powders (including lyophilized powders), tablets (drops), controlled release tablets (including enteric coated tablets, prolonged release tablets), capsules controlled release (including enteric coated capsules and prolonged release tablets), fruit flavored preparations, oral solutions, syrups, suspensions, aerosol preparations, solutions (including broth), gels, emulsions, suspensions, drops, etc. .
  • the collagen of the product of biological interest according to the invention is advantageously used for the production of microparticles, injectable dispersions, ophthalmic solutions, drug delivery systems, etc.
  • This application in the pharmaceutical and biomedical field is due to its characteristics such as low antigenicity, cell attachment capacity, biodegradability and biocompatibility.
  • the collagen of the product of biological interest according to the invention can also be used in the field of tissue creation. It can be used as a basic matrix for cell culture systems and in tissue engineering such as injectable matrices, scaffolds for bone regeneration, etc.
  • Bovine bones of 5 different ages at slaughter, were used for collagen extraction.
  • the cattle were all adult animals (over 5 years of age).
  • the product was ground and then stored at -20 ° C until use.
  • the first step was the study of the particle size distribution of bone powders for the characterization of the particle size.
  • the powder was sieved through six different meshes, with dimension of 0.2mm, 0.4mm, 0.8mm, 1.0mm, 1.4mm and 2mm. Then the particles of different sizes and ages studied were mixed with an identical mass ratio.
  • the collagen was extracted by solubilization in an acidic medium.
  • the extraction was carried out at variable pH (increase in pH due to the solubilization of collagen) and at constant pH by the addition of acid.
  • samples of the supernatant were taken every 2 hours in order to determine the change in the concentration of collagen over time.
  • the collagen solution (the supernatant) is collected; 0.5 M acetic acid solution is added to the residual bone to start a new extraction cycle of the same duration as the previous one, and with the same S / L ratio. Four consecutive cycles were carried out.
  • Single-cycle collagen extraction was performed to compare the yield versus multicycle extraction.
  • Collagen extraction is carried out at a S / L ratio of 1/20 w / w, i.e. 80 g of bone powder / 1600 g of 0.5 M acetic acid (i.e. the total mass eluent which was used for the four cycles of the multicycle extraction).
  • the extraction was carried out at different temperatures: in refrigeration at 4 ° C, at room temperature of 20 ° C and at physiological bone temperature of 37 ° C.
  • the collagen was quantified by UV-VIS spectrophotometry (ultraviolet / visible) and was characterized by infrared spectroscopy, through which it is possible to verify the presence and assembly of collagen, proteoglycans and minerals.
  • the collagen concentration was determined by the BCA (BicinChoninic acid Assay) method, based on bicinchonic acid and on the Biuret reaction, calibrated on type I collagen from mouse bone (analytical control).
  • the eluent obtained at the end of the extraction was also analyzed via high performance liquid chromatography (HPLC) in order to determine the level of amino acids and the concentration of collagen, by the presence in particular of hydroxyproline (single amino acid of collagen ).
  • HPLC high performance liquid chromatography
  • Total glucose (expressing the level of glycosaminoglycans in proteoglycans) was quantified by the sulfuric acid method, implemented by Du Bois et al. (see Ferraro et al., (2017), Collagen type I from bovine bone. Effect of animal age, bone anatomy and drying methodology on extraction yield, self-assembly, thermal behavior and electrokinetic potential, International Journal of Biological Macromolecules, 97, 55-66).
  • the dry matter was estimated by drying in an oven at 105 ° C for 16 h, according to the official method AOAC 968.08. For this, 20 g of Fontainebleu sand were placed in a ceramic crucible and 20 g of the supernatant at the end of the extraction was immediately added. After drying, the crucibles were placed in a desiccator to cool before weighing. The percentage of dry matter was calculated by dividing the amount of material recovered after drying by the amount of material before drying and multiplying by 100.
  • the minerals in the eluent were quantified by ion chromatography, and by X-ray energy dispersion spectroscopy (also called X-ray microanalysis) in the powders obtained after drying.
  • the powders of different ages were mixed in equal proportions before extracting the collagen.
  • the solid / liquid ratio of 1/20 p / pa allowed an extraction of a higher quantity of collagen, this with a single cycle whose duration is identical to the 'one of the cycles of the multicycle extraction (that is to say 5 days).
  • FIGS 4 and 5 illustrate the collagen yield by extraction, unicycle and multicycle.
  • the pseudo-static diet extracted more collagen (11.53 mg collagen / g bone) than the static diet (9.66 mg collagen / g bone) at normal pH.
  • mechanical agitation of the particles in the solvent allows homogenization of the medium, constant access of the solvent to the solid, and also provides an amount of energy which drives the transfer of the material to the interface. solid-liquid.
  • the extraction time corresponds to the time necessary for the total recovery of the collagen contained in the initial product.
  • the yield thus changes from approximately 18 mg of collagen / g bone to 30.11 mg of collagen / g bone when the temperature varies from 4 ° C to 37 ° C at constant pH 2.5.
  • Glucose (expressing the level of glycosaminoglycans in proteoglycans)
  • the quantity of glucose obtained is higher at constant pH 2.5, for each of the experimental temperatures (FIG. 11).
  • the mineral matter represents from 60 to 65% of the dry matter, with 30 to 35% of calcium, 8 to 15% of phosphorus, 3 to 6% of magnesium, the remainder being represented by mineral oxygen (bound to calcium and phosphorus).
  • the collagen extraction yield increases significantly by maintaining the acidic pH of the S / L mixture, advantageously in combination with the increase in the temperature of the mixture and the duration of the extraction process.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de composés d'intérêt à partir d'au moins un tissu conjonctif minéralisé, lesdits composés d'intérêt comprenant au moins du collagène. Le procédé de fabrication comprend une étape d'extraction solide / liquide dans laquelle ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est mélangé avec un éluant adapté à extraire lesdits composés d'intérêt depuis ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé vers ledit éluant. Cette étape d'extraction comprend des opérations successives d'ajustement du pH dudit éluant, espacées par un intervalle de temps; lesquelles opérations d'ajustement du pH comprennent chacune un ajout d'un acide dans le mélange tissu conjonctif minéralisé / éluant, pour diminuer le pH dudit éluant jusqu'à atteindre une valeur de pH inférieure ou égale à 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence allant de 2 à 4.

Description

Description
Procédé pour la fabrication de composés d’intérêt à partir d’au moins un tissu conjonctif minéralisé, et composés d’intérêt issus de ce procédé de fabrication
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine général de la valorisation des coproduits qui sont générés par les filières agroalimentaires animales.
Elle concerne en particulier les procédés pour la fabrication de composés d’intérêt à partir d’au moins un tissu conjonctif minéralisé, lesdits composés d’intérêt comprenant au moins du collagène.
Elle concerne également les produits d’intérêt biologique, comprenant les composés d’intérêt issus de ces procédés de fabrication.
Etat de la technique
Les filières animales génèrent de nombreux sous-produits et coproduits, qui sont riches en composés d’intérêt industriel.
C’est notamment le cas des biopolymères qui possèdent un potentiel dans de nombreuses applications, notamment les biomatériaux et matériaux techniques, la biomédecine ou les textiles.
Parmi ces biopolymères, le collagène est particulièrement intéressant en raison de ses propriétés physiques et biologiques.
Il existe ainsi un intérêt certain à extraire de tels composés d’intérêt, notamment le collagène, à partir de ces sous-produits.
Certains procédés envisagent ainsi une extraction solide / liquide de composés d’intérêt à partir de tissus conjonctifs minéralisés qui sont issus de la filière agroalimentaire animale.
L’extraction solide / liquide est une opération unitaire fondamentale qui a pour but d’extraire, de séparer, de dissoudre, soit par immersion soit par percolation, un ou plusieurs composants (liquides ou solides) mélangés à un solide.
Cette opération de transfert ou d’échange de matière est ainsi réalisée entre, d’une part, une phase solide qui contient la matière à extraire et, d’autre part, une phase liquide, le solvant d’extraction (ou éluant).
Les procédés reportés dans l’art antérieur utilisent un acide, souvent l’acide acétique 0,5 M, en combinaison avec des enzymes. Ces procédés sont conduits à une température de réfrigération de 4°C et avec pH variable (vers l’augmentation) tout au long de l’extraction. Les volumes d’éluant utilisés sont variables, généralement de 5 à 30 fois la masse du tissu traité.
Par exemple, le document US2007/0219128 décrit un tel procédé d’extraction solide / liquide qui est exécuté à partir d’os de poisson immergés dans de l’eau ou une solution acide. Dans cet art antérieur, la solution acide est ajoutée au début de l’étape d’extraction, en vue d’une immersion pendant 2 ou 3 jours, sans régulation du pH par la suite. Mais les procédés de fabrication actuels ne sont pas totalement satisfaisants quantitativement (notamment sur le plan du rendement d’extraction) et/ou qualitativement (le collagène obtenu est souvent dénaturé ou hydrolysé).
Présentation de l'invention
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un nouveau procédé pour la fabrication de composés d’intérêt à partir d’au moins un tissu conjonctif minéralisé, lesdits composés d’intérêt comprenant au moins du collagène.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de fabrication qui comprend les étapes suivantes :
- une étape de fourniture dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé,
- une étape d’extraction solide / liquide, avantageusement par cycle unique, dans laquelle ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est mélangé avec un éluant adapté à extraire lesdits composés d’intérêt depuis ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé vers ledit éluant,
- une étape de séparation de l’éluant, contenant lesdits composés d’intérêt, par rapport audit moins un tissu conjonctif minéralisé,
- une étape optionnelle de séchage desdits composés d’intérêt.
Et selon l’invention, ladite étape d’extraction comprend des opérations successives d’ajustement du pH dudit éluant, espacées par un intervalle de temps.
Les opérations d’ajustement du pH comprennent chacune un ajout d’un acide dans le mélange tissu conjonctif minéralisé / éluant, pour diminuer le pH dudit éluant jusqu’à atteindre une valeur de pH inférieure ou égale à 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence allant de 2 à 4.
En effet, les inventeurs ont constaté que, sans intervention sur le pH, la valeur de ce paramètre tend à augmenter tout au long de l’étape d’extraction.
Or les inventeurs démontrent alors que, de manière surprenante et inattendue, l’ajustement du pH (via des opérations successives d’ajustement) confère un rendement d’extraction significativement amélioré, de façon la plus naturelle possible, par rapport aux procédés d’extraction connus (dépourvus de telles opérations d’ajustement du pH).
En outre, le collagène obtenu est très intéressant qualitativement : le collagène obtenu est non-dénaturé et/ou non-hydrolysé.
De plus, le procédé selon l’invention a l’avantage de pouvoir être utilisé sur des os issus d’animaux bovins adultes (plus de 5 ans d’âge). Les procédés de l’état de l’art sont en effet de préférence applicables seulement sur des os de jeunes animaux (moins de 2 ans à l’abattage) vue la plus grande facilité d’extraction par rapport à un os adulte dont le collagène est plus réticulé (la disponibilité chimique du collagène étant réduite à cause de l’âge). D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- les opérations d’ajustement du pH sont configurées pour maintenir le pH dudit éluant à une valeur de pH inférieure ou égale à 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence allant de 2 à 4 ;
- l’intervalle de temps entre deux opérations d’ajustement du pH est de une à cinq heures, de préférence toutes les 1h30 à 2h30 ;
- l’étape d’extraction solide / liquide est réalisée sous la forme d’un cycle unique dans laquelle ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est soumis à une unique étape d’extraction solide / liquide, lequel au moins un tissu conjonctif minéralisé est mélangé avec une quantité déterminée d’éluant qui est intégralement introduite en début de l’étape d’extraction solide / liquide, laquelle étape d’extraction solide / liquide est avantageusement mise en œuvre dans un réacteur discontinu ;
- lors de chaque opération d’ajustement du pH, le pH de l’éluant est mesuré, et, suite à chaque mesure, une quantité adaptée d’acide est ajoutée de sorte à diminuer le pH de l’éluant jusqu’à la valeur de pH cible prédéterminée ;
- au cours de l’étape d’extraction solide / liquide, la température de l’éluant est maintenue à une valeur correspondant à la température physiologique de l’animal dont est issu ledit moins un tissu conjonctif minéralisé, par exemple 37°C, plus ou moins 5°C ;
- les opérations d’ajustement du pH comprennent chacune un ajout d’un acide choisi parmi les acides inorganiques, par exemple l’acide chlorhydrique ;
- l’étape d’extraction solide / liquide est réalisée sur une période de temps d’au moins 5 jours, par exemple allant de 5 à 10 jours ;
- au cours de l’étape d’extraction solide / liquide, le ratio massique tissu conjonctif minéralisé / éluant est compris dans un domaine allant de 1/5 à 1/40 p/p, de préférence de 1/15 à 1/25 p/p ;
- ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est choisi parmi les tissus conjonctifs minéralisés issus de mammifères ou de poissons, lesquels tissus conjonctifs minéralisés issus de mammifères sont choisis avantageusement parmi les os de bovins ou de porcins, en particulier des bovins adultes ayant plus de 5 ans, lesquels tissus conjonctifs minéralisés issus de poissons sont choisis avantageusement parmi les arêtes et les écailles ;
- l’étape d’extraction solide / liquide est mise en œuvre dans des conditions pseudo statiques ou des conditions d’agitation ;
- ledit éluant est dépourvu d’enzymes, en particulier d’enzymes protéolytiques, et/ou d’agents chélateur de calcium ;
- l’étape de fourniture comprend une opération de préparation physico-chimique dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé, laquelle opération de préparation comprend une opération de traitement mécanique assurant une réduction en poudre dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé, laquelle poudre présente avantageusement une granulométrie allant de 0,5 à 2 mm ;
- initialement, l’éluant possède une concentration en NaCI inférieure à 60 g/L, de préférence une concentration en NaCI inférieure à 10 g/L, de préférence encore une valeur égale à 9 g/L ;
- l’étape de séparation est choisie parmi la décantation, la centrifugation ou la filtration ;
- l’étape optionnelle de séchage desdits composés d’intérêt est choisie parmi la lyophilisation ou l’atomisation.
La présente invention concerne aussi les composés d’intérêt issus du procédé de fabrication selon l’invention, lesdits composés d’intérêt comprenant du collagène et éventuellement des protéoglycanes et/ou des minéraux et/ou des protéines non-collagène.
La présente invention concerne encore un produit d’intérêt biologique, comprenant les composés d’intérêt issus du procédé de fabrication selon l’invention, lesdits composés d’intérêt comprenant du collagène et éventuellement des protéoglycanes et/ou des minéraux, de préférence parmi le calcium, le phosphore et le magnésium, et/ou des protéines non-collagène.
La présente invention concerne encore ce produit d’intérêt biologique pour son utilisation comme médicament.
La présente invention concerne aussi l’utilisation d’un produit d’intérêt biologique selon l’invention, dans une application choisie parmi :
- complément alimentaire,
- matériaux et biomatériaux,
- fertilisation de sols.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
Description détaillée de l'invention
De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :
[Fig. 1] est un schéma bloc qui illustre les principales étapes du procédé de fabrication selon l’invention ;
[Fig. 2] est un schéma bloc qui illustre un mode de réalisation de l’étape de fourniture ;
[Fig. 3] est un graphique représentant la cinétique d'extraction du collagène par extraction multicycle (valeurs moyennes et barres d’écart type), exprimé en quantité de collagène (mg) au cours du temps (jour) ;
[Fig. 4] est un graphique représentant l’évolution des rendements massiques totaux par extraction du collagène multicycle (1/5 p/p) et monocycle (1/20 p/p) (valeurs moyennes et barres d’écart type), exprimé en rendement massique (mg de collagène par gramme d’os) au cours du temps (jour) ;
[Fig. 5] est un diagramme représentant le rendement massique de collagène (mg de collagène par gramme d’os) à la fin de l’extraction (valeurs moyennes et barres d’écart type), pour les ratios 1/5 p/p et 1/20 p/p ;
[Fig. 6] est un diagramme illustrant le rendement massique de collagène (mg de collagène par gramme d’os) en fonction du régime d’agitation (statique - sans agitation / pseudo-statique - sous agitation), à la fin de l’extraction (valeurs moyennes et barres d’écart type) ;
[Fig. 7] est une courbe montant la cinétique d'extraction du collagène (valeurs moyennes et barres d’écart type) en mg de collagène / g os, au cours du temps (jours) ;
[Fig. 8] est un graphique qui illustre l’effet de la température sur le rendement d’extraction du collagène (mg de collagène / g os) au cours du temps (jour) ;
[Fig. 9] est un diagramme qui représente l’effet du pH sur le rendement de collagène (mg de collagène / g os), avec deux gestions du pH par température ;
[Fig. 10] est un diagramme illustrant la teneur en glucose (mg), avec et sans ajoute de NaCI (concentration de NaCI p/p) ;
[Fig. 11] est un diagramme illustrant l’effet du pH et de la température sur la solubilisation du glucose, exprimé en mg avec deux pH différents (normal et 2,5 constant) pour chaque température ;
[Fig. 12] est un diagramme illustrant l’effet du pH et de la température sur la matière sèche, montrant le pourcentage de matière sèche avec deux gestions du pH par température.
Il est à noter que, sur ces figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.
La présente invention concerne ainsi un procédé pour la fabrication de composés d’intérêt à partir d’au moins un tissu conjonctif minéralisé, et les composés d’intérêt issus de ce procédé.
Par « composés d’intérêt », on englobe au moins le collagène.
Le collagène comprend en particulier les collagènes fibrillaires (FACIT), les collagènes formant des réseaux, les fibrilles d'ancrage, les collagènes transmembranaires, les collagènes de membrane basale et autres avec des fonctions uniques.
Les membres de la famille du collagène ont avantageusement une caractéristique commune : une triple hélice droite composée de trois chaînes a (alpha). Celles-ci peuvent être formées par trois chaînes identiques (homotrimères), ou par deux ou plusieurs chaînes différentes (hétérotrimères), que sont caractéristiques de l’Homme et des animaux terrestres.
Le collagène est encore avantageusement choisi parmi le collagène fibrillaire de type I (caractéristique des tissus animaux minéralisés dont il représente plus de 90 % de tous les collagènes). Le collagène peut encore éventuellement être choisi parmi le collagène fibrillaire de type II et V, le collagène des membranes basales (type IV), le collagène d’ancrage (type VII), le collagène transmembranaire (type XVII) et le collagène FACIT (Fibril Associated Collagen with Interrupted Triple helixes) (type XXII).
Ces différents types de collagène sont encore décrits dans le document Gelse et al., 2003. « Collagens - structure, functions and biosynthesis », Advanced Drug Delivery Reviews, 55, 1531-1546.
Le collagène (issu du procédé selon l’invention) comprend avantageusement au moins un collagène de type I.
Par « collagène », on englobe ainsi un seul type de collagène ou un mélange d’au moins deux types de collagène.
Par « composés d’intérêt », on englobe encore avantageusement des protéoglycanes et/ou des minéraux et/ou des protéines non-collagène.
Les protéoglycanes résultent de la combinaison d'une protéine et d’un glycosaminoglycane (GAG).
Les protéoglycanes consistent avantageusement en des protéoglycanes de la matrice extra-cellulaire osseuse, avantageusement choisis parmi les SLRPs ( small leucine-rich proteoglycans) tels que le biglycane, la décorine, le mimecane, l’ostéomoduline, et les PRELP ( roline/arginine-rich repeat and leucine-rich repeat proteins).
Les minéraux sont de préférence choisis parmi le calcium, le phosphore et le magnésium.
Les protéines non-collagène comprennent de préférence l’ostéocalcine.
Procédé de fabrication
Pour la fabrication de tels composés d’intérêt, le procédé selon l’invention comprend la succession d’étapes suivantes (figure 1) :
- une étape de fourniture (A) dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé,
- une étape d’extraction solide / liquide (B) (dite encore « étape d’extraction (B) ») au cours de laquelle ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est mélangé avec un éluant adapté à extraire ledit au moins un composé d’intérêt,
- une étape de séparation (C) de l’éluant, contenant lesdits composés d’intérêt, par rapport audit moins un tissu conjonctif minéralisé,
- une étape optionnelle de séchage (D) des composés d’intérêt.
Etape de fourniture
L’étape de fourniture (A) consiste donc à fournir ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé (matière première) en vue de son traitement par l’étape d’extraction solide / liquide (B).
Par « tissu conjonctif minéralisé », on entend en particulier les tissus osseux, y compris les tissus osseux réticulaires, les tissus osseux lamellaires et les tissus osseux spongieux. Ce tissu conjonctif minéralisé est avantageusement choisi parmi les tissus conjonctifs minéralisés issus de mammifères ou de poissons.
A partir de mammifères, les tissus conjonctifs minéralisés sont choisis avantageusement parmi les os de bovins ou de porcins, en particulier d’animaux adultes ayant plus de 5 ans.
Les os employés sont alors de préférence des os longs, et de préférence encore la partie diaphyse de ces os longs (obtenue par élimination des extrémités de l’os - épiphyse et métaphyse).
Les os longs comprennent avantageusement les os choisis parmi : fémur, clavicule, humérus, radius, cubitus, métacarpiens, phalanges, tibia, péroné (ou fibula).
Parmi les bovins, on englobe en particulier les taureaux, les bœufs et les vaches.
Partant de poissons, les tissus conjonctifs minéralisés sont choisis avantageusement parmi les arêtes et les écailles.
En vue de l’étape d’extraction (B), ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est de préférence soumis à au moins une opération de préparation physico-chimique.
Cette opération de préparation comprend de préférence une opération de traitement mécanique pour assurer une réduction en poudre dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé (dite encore « concassage et/ou broyage »).
La poudre de tissu conjonctif minéralisé présente avantageusement une granulométrie allant de 0,5 à 2 mm (avantageusement mesurée par une méthode de tamisage).
Cette opération de préparation peut encore comprendre, avant broyage, des opérations choisis parmi :
- une opération de nettoyage / séchage, par exemple par immersion dans au moins un bain d’alcool (par exemple éthanol à 70%),
- une opération d’élimination de la moelle osseuse.
A titre uniquement d’exemple, la figure 2 illustre un mode de réalisation particulier de cette étape de fourniture (A) partant d’os long.
Ce mode de réalisation particulier comprend les opérations successives suivantes :
A1. une opération d’élimination des extrémités de l’os (épiphyse et métaphyse),
A2. une opération de tranchage de la diaphyse (partie médiane d’un long os),
A3 une opération de lavage des tranches (en bain d’éthanol 70 %) et séchage (à température allant de 40°C à 50°C), puis
A4 une opération d’élimination de la moelle osseuse, concassage et broyage des tranches.
Ce mode de réalisation génère ainsi une poudre d’os (en particulier de diaphyse), adaptée à l’étape d’extraction (B) suivante.
Etape d’extraction
L’étape d’extraction (B) consiste en une technique d’extraction solide / liquide, dite encore « lavage » ou « lixiviation », avantageusement du type « macération ». Au cours de cette étape d’extraction (B), ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé (phase solide) est mélangé avec un éluant (dit encore « solvant », « solvant d’extraction » ou « phase liquide ») qui est adapté à extraire les composés d’intérêt depuis ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé vers ledit éluant.
Cette étape d’extraction (B) est avantageusement réalisée sous la forme d’un cycle unique (dit encore « extraction monocycle »).
Dans un tel « cycle unique », ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est alors soumis à une unique étape d’extraction.
Ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est alors mélangé avec (immergé dans) une quantité déterminée d’éluant qui est intégralement introduite en début de l’étape d’extraction (B).
Cet éluant, contenant ledit au moins un composé d’intérêt, est récupéré à l’issue de l’étape d’extraction (B).
L’éluant est avantageusement de degré / de qualité alimentaire (utilisable dans la consommation humaine).
L’éluant consiste avantageusement en une solution aqueuse qui présente un pH acide et qui contient éventuellement du NaCI.
Plus précisément, l’éluant consiste de préférence en une solution aqueuse acide (dit encore « milieu acide »), dont la valeur de pH (initiale) est inférieure ou égale à 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence allant de 2 à 4.
Cette solution aqueuse est par exemple choisie parmi l’un des acides suivants : acide formique, acide acétique, acide propionique, acide malonique, acide butyrique, acide succinique, acide malique, acide citrique, acide tartrique, acide lactique, acide phosphorique, acide chlorhydrique, acide sulfurique, acide nitrique.
Initialement, l’éluant possède une concentration en NaCI inférieure à 60 g/L, de préférence encore une concentration en NaCI inférieure à 10 g/L, de préférence encore une valeur égale à 9 g/L (englobant une valeur approximativement égale à 9 g/L, par exemple de 8,5 à 9,5 g/L).
L’éluant est encore avantageusement dépourvu d’enzymes et/ou d’agents chélateur de calcium.
Par « enzymes », on entend en particulier les enzymes susceptibles de dégrader le collagène, notamment les enzymes protéolytiques, à savoir par exemple les métalloprotéinases (collagénases, gélatinases), les sérines protéinases (élastase, cathepsine G), les cystéines protéinase (papaïne, calpaïnes, cathepsines B, H, L, N et S), les aspartiques protéinases (pepsine, chymosine, cathepsines D et E).
Les agents chélateurs de calcium englobent par exemple l’EDTA (acide éthylènediaminetétraacétique).
De préférence, le ratio massique tissu conjonctif minéralisé / éluant est compris dans un domaine allant de 1/5 à 1/40 p/p (poids / poids), de préférence de 1/15 à 1/25 p/p (poids / poids). Par ailleurs, au cours de cette étape d’extraction (B), le pH de l’éluant est soumis à des opérations successives d’ajustement de pH, lesquelles opérations sont espacées par un intervalle de temps (deux opérations d’ajustement de pH successives sont ainsi séparées l’une de l’autre par un laps de temps).
Plus précisément, chaque opération d’ajustement du pH comprend un ajout d’un acide dans le mélange tissu conjonctif minéralisé / éluant.
Chaque ajout est ajusté de sorte à obtenir une diminution du pH de l’éluant jusqu’à atteindre une valeur de pH (dite encore « valeur cible prédéterminée ») inférieure ou égale à 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence encore allant de 2 à 4.
En d’autres termes, le pH de l’éluant est mesuré, avantageusement régulièrement ; et, suite à chaque mesure, une quantité adaptée d’acide est ajoutée de sorte à diminuer le pH de l’éluant jusqu’à la valeur cible prédéterminée.
De préférence encore, les opérations d’ajustement du pH sont configurées pour maintenir (avantageusement en continu) le pH de l’éluant à une valeur de pH qui est inférieure ou égale à 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence allant de 2 à 4.
En d’autres termes, ces opérations d’ajustement de pH sont ajustées de sorte que, tout au long de l’étape d’extraction (B), le pH de l’éluant présente une valeur qui est inférieure ou égale à une valeur seuil maximale de 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence allant de 2 à 4.
Ce mode de fonctionnement préféré (maintien du pH) est encore désigné sous le nom de « pH constant » (en opposition à un pH variable en absence du contrôle régulier du pH du mélange au cours de l’étape d’extraction (B)).
Dans ce cas, l’intervalle de temps entre deux opérations d’ajustement du pH est avantageusement de une à cinq heures, de préférence de 1h30 à 2h30 (1 heure 30 à 2 heures 30).
Chaque opération d’ajustement du pH comprend avantageusement l’ajout d’un acide dans le mélange, avantageusement une solution aqueuse acide 0,5 M.
L’acide est choisi avantageusement parmi les acides inorganiques, par exemple : acide chlorhydrique, acide phosphorique, acide sulfurique, acide nitrique.
Tel qu’illustré dans l’exemple ci-après, de telles opérations successives d’ajustement du pH permettent un rendement d’extraction significativement amélioré par rapport aux procédés d’extraction connus (sans opérations successives d’ajustement du pH).
Toujours au cours de cette étape d’extraction solide / liquide (B), la température de l’éluant est avantageusement maintenue à une valeur constante, correspondant à la température physiologique de l’animal dont est issu ledit moins un tissu conjonctif minéralisé.
En pratique, cette température est avantageusement ajustée à une valeur de 37°C, plus ou moins 5°C. Une telle température assure un rendement d’extraction intéressant, sans risque de dénaturation du collagène extrait.
L’étape d’extraction solide / liquide (B) est encore avantageusement mise en œuvre dans des conditions qui sont choisies parmi :
- des conditions pseudo-statiques, avec par exemple un mélange de 15 à 20 minutes toutes les 1 à 3 heures, ou
- des conditions d’agitation, avec un mélange maintenu tout au long de l’étape d’extraction.
Par ailleurs, l’étape d’extraction (B) s’écoule avantageusement sur plusieurs jours, de préférence une période de temps d’au moins 5 jours, par exemple allant de 5 à 10 jours.
En pratique, l’étape d’extraction (B) est avantageusement mise en œuvre dans un réacteur discontinu (aussi appelé « batch »).
A l’issue de cette étape d’extraction (B), l’éluant forme ainsi une solution de collagène, contenant encore éventuellement des protéoglycanes et/ou des minéraux et/ou des protéines non-collagène.
Etape de séparation
Suite à l’étape d’extraction (B), l’étape de séparation (C) consiste à séparer l’éluant (contenant les composés d’intérêt) par rapport à l’os.
Cette étape de séparation est avantageusement choisie parmi les techniques classiques en soi, par exemple la décantation, la centrifugation ou la filtration.
Par « décantation », on envisage en particulier une sédimentation passive à la suite de laquelle on récupère le surnageant.
Etape de séchage
L’étape de séchage (D), optionnelle, consiste à sécher les composés d’intérêt, avantageusement en élution dans une solution à faible acidité (par exemple pH de 5,5 approximativement), pour obtenir une poudre soluble.
Cette opération de séchage (D) vise avantageusement à éliminer l’éluant par un phénomène d’évaporation et/ou de sublimation, de manière à récupérer les composés d’intérêt.
Cette étape optionnelle de séchage (D) est par exemple choisie parmi la lyophilisation ou l’atomisation.
La lyophilisation (opération à basse température) est effectuée après congélation de l’éluant (par exemple à -30°C), suivie d’une sublimation du même éluant à une pression allant de 0,1 et 5 mbar et à une température allant de -30°C à 15°C, pendant une durée allant de 1 ,5 à 3 jours.
Cette opération permet par exemple l’obtention d’une poudre à 90 à 92 % de matière sèche, 5 à 7 % d’eau et 1 ,5 à 4 % d’acide.
La poudre ainsi obtenue présente avantageusement un assemblage en forme de microparticules de petites tailles (allant de 0,5 à 20 micromètres de diamètre) d’après observation au microscope électronique à balayage (grandissement 7000X). L’atomisation (séchage à haute température) est effectuée sur l’éluant dans son état liquide qui est chauffé, par exemple à la température de 70°C, avant de passer à travers un ajoutage qui le pulvérise et qui l’introduit dans une chambre de séchage dont la température est réglée par exemple à 150°C.
La poudre est ensuite collectée dans un réservoir à la température ambiante. Elle présente avantageusement 95 à 96 % de matière sèche, 3 à 3,5 % d’eau, 1 à 2 % d’acide.
La poudre ainsi obtenue présente par exemple un assemblage en forme de fibres dont le diamètre est avantageusement du même ordre de dimension que le diamètre des fibres de collagène dans l’os (allant de 0,05 à 2 micromètres) d’après une observation au microscope électronique à balayage (grandissement 7000X).
Produit d’intérêt biologique et applications
A l’issue du procédé de fabrication selon l’invention, il est avantageusement obtenu un produit d’intérêt biologique qui comprend les composés d’intérêt précités.
Ce produit d’intérêt biologique comprend ainsi au moins le collagène, et éventuellement les protéoglycanes et/ou les minéraux et/ou des protéines non-collagène.
Le collagène obtenu consiste avantageusement en un collagène naturel, qui n’est avantageusement pas fragmenté, ni dénaturé, conservant ainsi ses propriétés biologiques et mécaniques.
Ce collagène peut être utilisé pour produire par exemple des biomatériaux et des matériaux techniques, ou encore comme source de nutriments pour les sols.
En plus d'augmenter significativement le rendement en collagène (3 fois plus élevé que le procédé de l’art antérieur), ce procédé selon l’invention a l’avantage de favoriser la coextraction d'autres molécules d'intérêt biologique, telles que les protéoglycanes, et des macroéléments essentiels tels que le calcium, le phosphore et le magnésium, de préserver la structure primaire (séquence en acides aminés de l'alpha-hélice) et les télopeptides caractéristiques du collagène de l'os (contrairement aux procédés classiques qui utilisent des enzymes et qui a pour conséquence une perte de télopeptides et une hydrolyse partielle de la chaîne protéique).
Un tel produit d’intérêt biologique peut encore être envisagé dans une utilisation thérapeutique, comme médicament, par exemple pour soulager l’inflammation due à l’arthrose ou à l’arthrite rhumatoïde, comme hémostatique, comme agent de régénération des tissus conjonctifs (os, peau, tendons, ligaments), comme agent de cicatrisation de plaies, comme agent antioxydant (peptides de collagène, inférieur à 3000 Dalton de poids moléculaire), voire comme agent de lutte contre le diabète de type II, notamment grâce à la présence de la protéine non- collagène (ostéocalcine).
Ce produit d’intérêt biologique peut également être utilisé dans une application non thérapeutique, avantageusement choisie parmi les applications suivantes :
- nutritive (complément alimentaire), - cosmétique,
- matériaux et biomatériaux,
- fertilisation de sols.
Le produit d’intérêt biologique selon l’invention peut ainsi être incorporé dans une composition cosmétique, pharmaceutique, alimentaire ou un biomatériau.
Le produit d’intérêt biologique peut être traité pour former diverses préparations orales en tant que médicaments ou aliments de santé via des méthodes bien connues en soi. Les exemples de préparations spécifiques comprennent : les comprimés (y compris les comprimés enrobés, les comprimés ordinaires, les comprimés de suspension gastrique, les comprimés buccaux, les comprimés effervescents et les comprimés à croquer), les capsules (y compris les capsules molles et les microcapsules), les granulés, les préparations en poudre pour perfusion, les granulés effervescents, les poudres (y compris les poudres lyophilisées), comprimés (gouttes), comprimés à libération contrôlée (y compris comprimés enrobés entériques, comprimés à libération prolongée), capsules à libération contrôlée (y compris les capsules enrobées entériques et comprimés à libération prolongée), préparations aromatisées aux fruits, solutions orales, sirops, suspensions, préparations en aérosol, solutions (y compris le bouillon), gels, émulsions, suspensions, gouttes, etc.
Dans une composition pharmaceutique, le collagène du produit d’intérêt biologique selon l’invention est avantageusement utilisé pour la production de microparticules, des dispersions injectables, des solutions ophtalmiques, des systèmes d'administration de médicaments, etc.
Cette application dans le domaine pharmaceutique et biomédical est due à ses caractéristiques telles que la faible antigénicité, la capacité d'attachement des cellules, la biodégradabilité et la biocompatibilité.
Le collagène du produit d’intérêt biologique selon l’invention peut également être utilisé dans le domaine de la création de tissus. Il est utilisable comme matrice de base pour les systèmes de culture cellulaire et dans l'ingénierie tissulaire telle que les matrices injectables, les échafaudages destinés à la régénération osseuse, etc.
Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées.
Exemples
Extraction solide-liquide du collagène d’os bovin
I. Matériel et méthode
1. Os bovin
Des os de bovin, de 5 âges différents à l’abattage, ont été utilisés pour l’extraction du collagène. Les bovins étaient tous des animaux adultes (plus de 5 ans d’âge).
Le produit a été broyé puis stocké à -20°C jusqu’à utilisation. La première étape a été l’étude de la granulométrie des poudres d'os pour la caractérisation de la taille des particules.
Pour chaque âge, la poudre a été tamisée à travers de six mailles différentes, avec dimension de 0,2 mm, 0,4 mm, 0,8 mm, 1 ,0 mm, 1,4 mm et 2 mm. Ensuite, les particules de différentes tailles et âges étudiés ont été mélangés avec un rapport identique de masse.
2. Extraction du collagène
Le collagène a été extrait par solubilisation en milieu acide. Une solution d’acide acétique 0,5 M, degré alimentaire, a été utilisée.
L’extraction a été étudiée sous différents régimes d’agitation, comme décrit ci-après.
En outre, l’extraction a été conduite à pH variable (augmentation du pH par effet de la solubilisation du collagène) et à pH constant par l’ajout d’acide.
2.1. Extraction du collagène par plusieurs cycles (extraction multicycle)
L'extraction du collagène a été effectuée au ratio S/L (Solide/Liquide) de 1/5 p/p (p=poids), soit 80 g de poudre d’os / 400 g d’éluant, acide acétique 0,5 M.
Les essais ont été réalisés sur une durée permettant d’atteindre un plateau (aucune variation de concentration avec l’augmentation du temps).
Pendant le processus d'extraction, des prélèvements du surnageant ont été effectués toute les 2 h afin de déterminer l’évolution de la concentration de collagène au cours du temps.
A la fin de chaque cycle d’extraction, la solution de collagène (le surnageant) est récupérée ; une solution d’acide acétique 0,5 M est ajoutée à l’os résiduel pour commencer un nouveau cycle d’extraction de la même durée que le précèdent, et avec le même rapport S/L. Quatre cycles consécutifs ont été réalisés.
2.2. Extraction du collagène par cycle unique (extraction monocycle)
L'extraction du collagène par cycle unique a été réalisée afin de comparer le rendement par rapport à l’extraction multicycle.
L’extraction du collagène est réalisée au ratio S/L de 1/20 p/p, soit 80 g de poudre d’os / 1600 g d’acide acétique 0,5 M (c’est-à-dire la masse totale d’éluant qui a été utilisée pour les quatre cycles de l’extraction multicycle).
Des prélèvements du surnageant ont été réalisés toutes les 2 h afin de déterminer la concentration de collagène au cours du temps.
Plusieurs paramètres ont été pris en compte afin d’identifier les conditions ayant un effet sur l’extraction du collagène : le régime d’agitation, la température, le pH, la durée d’extraction, l’ajoute de sel (chlorure de sodium, NaCI).
Influence du régime d’agitation
Pour étudier l’influence de ce paramètre, l’extraction a été réalisée en différentes régimes :
- régime statique, en remuant la solution pendant 30 seconds toutes les 2 heures, et juste avant de prélever les échantillons, et - régime pseudo-statique, en remuant la solution toutes les 30 minutes pendant 30 secondes.
Influence de la durée d’extraction
Afin d’étudier l’influence du temps d’extraction du collagène, la concentration du collagène a été déterminée toutes les 2 h sur plusieurs jours et jusqu’à atteindre le plateau maximal (aucune variation de concentration au cours du temps).
Influence de la température
L'extraction a été effectuée à différentes températures : en réfrigération à 4°C, à température ambiante de 20°C et à la température physiologique de l’os de 37°C.
Influence du pH
L'effet du pH sur le rendement du collagène a été étudié par une expérience comparative :
- à pH normal, c’est-à-dire le pH du surnageant pendant l'extraction (sans intervention sur la valeur de ce pH), et
- à pH acide constant (pH 2,5 constant, en utilisant une solution de HCl à 37% massique) tout au long du procédé.
Influence du N a Cl
L’effet de NaCI sur la solubilité du collagène a été étudié par deux expériences parallèles : NaCI à 0% et à 0,9% (p/p) (à savoir la concentration physiologique chez l’Homme), ajoutés à la solution d’acide acétique 0,5 M utilisé pour l’extraction.
3. Quantification des composés
Le collagène a été quantifié par spectrophotométrie UV-VIS (ultra-violet/visible) et a été caractérisé par spectroscopie infrarouge, au travers de laquelle est possible de vérifier la présence et l’assemblage du collagène, des protéoglycanes et des minéraux.
La concentration de collagène a été déterminée par la méthode au BCA (BicinChoninic acid Assay), basé sur l'acide bicinchonique et sur la réaction de Biuret, étalonnée sur le collagène de type I d’os de souris (témoin analytique).
L’éluant obtenu en fin d’extraction a été également analysé via la chromatographie liquide haute performance (HPLC) afin de déterminer le taux en acides aminés et la concentration en collagène, par la présence notamment de l’hydroxyproline (acide aminé unique du collagène).
Les différents types de collagène, des protéoglycanes et des protéines non-collagène ont été mis en évidence via la spectrométrie de masse (LC-MS/MS).
Le glucose total (exprimant le taux des glycosaminoglycanes dans les protéoglycanes) a été quantifié par la méthode à l’acide sulfurique, implémentée par Du Bois et al. (voir Ferraro et al., (2017), Collagen type I from bovine bone. Effect of animal âge, bone anatomy and drying methodology on extraction yield, self-assembly, thermal behaviour and electrokinetic potential, International Journal of Biological Macromolecules, 97, 55-66). La matière sèche a été estimée par séchage en étuve à 105°C pendant 16 h, selon la méthode officielle AOAC 968.08. Pour cela, 20 g de sable de Fontainebleu ont été déposés dans un creuset céramique et 20 g du surnageant en fin d’extraction ont été immédiatement ajouté. Après séchage, les creusets ont été déposés dans un dessiccateur pour refroidir avant la pesée. Le pourcentage de matière sèche a été calculé en divisant la quantité de matière récupérée après séchage par la quantité de matière avant séchage et en multipliant par 100.
Les minéraux dans l’éluant ont été quantifiés par chromatographie ionique, et par spectroscopie à dispersion d’énergie des rayons X (appelée aussi microanalyse X) dans les poudres obtenues après séchage.
II. Résultats et discussion
Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence que l’extraction du collagène est influencée par la plupart des paramètres étudiés. Mais, parmi ces paramètres, de manière surprenante et inattendue, la gestion de la valeur du pH s’avère déterminante dans le rendement d’extraction.
1. Extraction du collagène à partir de l’os
D’après l’étude de la granulométrie, les résultats ont montré que la granulométrie moyenne pondérale est de 1 ,2 mm ; il y a également une similarité de taille entre les poudres d'os issues d’âges différents.
Pour chaque granulométrie, les poudres des différents âges ont été mélangées en égal proportion avant d’extraire le collagène.
1.1. Effet du ratio S/L (Solide/Liquide) et effet multicycle / monocycle
L’utilisation de deux rapports différents S/L (1/5 et 1/20 p/p) a permis de mettre en évidence l’impact de la quantité de solvant vis-à-vis de la matière solide.
Le résultat pour l’extraction multicycle, effectuée au ratio S/L fixé à 1/5, est reporté dans la figure 3.
Après quatre cycles successifs, il a été remarqué une absence de croissance du rendement de collagène au cours du temps ; la courbe de la cinétique du 4ème cycle présente en effet une pente proche de zéro et la quantité additionnelle de collagène obtenue en fin d'extraction est proche de zéro.
En revanche, tel qu’illustré par les figures 4 et 5, le ratio solide/liquide de 1/20 p/p a permis une extraction d’une quantité de collagène plus élevée, cela avec un seul cycle dont la durée est identique à l’un des cycles de l’extraction multicycle (c’est-à-dire 5 jours).
Les figures 4 et 5 illustrent le rendement de collagène par extraction, en monocycle et en multicycle.
Sans être limité par une quelconque théorie, en augmentant le rapport solide / liquide, la saturation de l’éluant est diminuée et donc on augmente la quantité de collagène en solution qui se maintient en équilibre avec le collagène dans la poudre d’os. Le rapport 1/20 (p/p) a été donc maintenu dans les étapes suivantes.
1.2. Effet de l’agitation
Les résultats relatifs à l’effet de l’agitation, sur la solubilisation du collagène, sont présentés dans la figure 6.
Le régime pseudo-statique a permis d’extraire plus de collagène (11 ,53 mg collagène/g os) que le régime statique (9,66 mg collagène/g os) à pH normal.
Sans être limité par une quelconque théorie, une agitation mécanique des particules dans le solvant permet l’homogénéisation du milieu, un accès constant du solvant au solide, et fournit également une quantité d'énergie qui pousse le transfert de la matière à l'interface solide-liquide.
Par conséquent, le régime pseudo-statique a été retenu pour les expériences suivantes.
1.3. Effet de la durée d’extraction
L’évolution du rendement d’extraction du collagène au cours du temps est reportée dans la figure 7.
Pour étudier l’effet de la durée sur l’étape d’extraction (temps de séjour), un rapport poudre d'os / solvant de 1/20 (p/p) en régime pseudo-statique a été utilisé et l’extraction s’est poursuivie pendant 10 jours.
En théorie, le temps d’extraction correspond au temps nécessaire à la récupération totale du collagène contenue dans le produit initial.
Les résultats montrent que le rendement d’extraction du collagène augmente au fil du temps mais que, à partir du 8ème jour, un plateau maximal est atteint.
Par conséquent, la durée de 8 jours a été choisie pour les expériences suivantes.
1.4. Effet de la température
Les effets de la température (à 4 °C, 20 °C et 37 °C) ont été étudiés avec un rapport poudre d'os / solvant 1/20 (p/p) en régime pseudo-statique, sur une durée de 8 jours.
Les résultats, représentés sur la figure 8, démontrent que le rendement augmente avec la température.
Les températures supérieures à 37°C, qui est la température physiologique, n’ont pas été utilisées pour éviter un risque de dénaturation du collagène extrait.
1.5. Effet du pH
La gestion du pH s’avère conférer un effet significatif / déterminant sur la solubilisation du collagène. Les rendements obtenus, en fonction du pH, sont reportés dans la figure 9.
Les résultats montrent que le rendement est plus élevé à pH 2,5 « constant », quelle que soit la température expérimentale.
Le rendement évolue ainsi depuis environ 18 mg de collagène / g os jusqu’à 30,11 mg de collagène / g os lorsque la température varie de 4°C à 37°C à pH 2,5 constant.
Or, à pH « normal » (sans intervention sur la valeur du pH), ce rendement évolue d’environ 9,9 mg de collagène / g os à 15,11 mg de collagène / g os. Grâce au pH « constant », avantageusement en combinaison avec une température physiologique adaptée, on obtient donc un taux de collagène extrait de 30,11 mg collagène / g os à pH 2,5 et 37°C, contre seulement 9,9 mg / g os à pH normal et 4°C.
1.6. Effet de la concentration de NaCI
L’ajout de NaCI (à la concentration physiologique de 0,9 % p/p) dans le solvant d’extraction n’est pas assorti d’effet sur le rendement de collagène.
2. Extraction du glucose et de la matière sèche
2.1. Glucose (exprimant le taux des glycosaminoglycanes dans les protéoglycanes)
Les résultats montrent que la quantité de glucose solubilisé est dépendante du taux de sel, du pH et de la température (figures 10 et 11).
Comme pour le collagène, le taux de glucose augmente avec, d’une part, l’augmentation de la température et, d’autre part, une diminution de pH (figure 11).
Le NaCI présente ici un effet positif sur la solubilisation du glucose (figure 10).
La quantité du glucose obtenue est plus élevée à pH 2,5 constant, pour chacune des températures expérimentales (figure 11).
2.2. Taux de matière sèche
Les résultats montrent que la quantité de matière sèche récupérée à la fin de l’extraction varie avec la température et le pH (figure 12).
Cette variation est en accord avec les résultats observés pour le collagène.
Les résultats confirment que le rendement de la solubilisation est plus élevé à pH 2,5 pour chacune des températures expérimentales.
Une augmentation de température favorise l’extraction de matière.
La matière minérale représente de 60 à 65 % de la matière sèche, avec 30 à 35 % de calcium, 8 à 15 % de phosphore, 3 à 6 % de magnésium, le reste étant représenté par de l’oxygène minéral (lié au calcium et au phosphore).
Sodium (sans ajout de NaCI), chlorure (sans ajout de NaCI), potassium et soufre sont présents sous forme de traces (inférieur à 0,05 %).
III. Conclusion
L’influence de divers paramètres (la gestion du pH, la température d'extraction, la durée, l'agitation, etc.) a été étudié sur l’extraction du collagène à partir de l'os animaux.
Le rendement d'extraction du collagène augmente significativement grâce à un maintien du pH acide du mélange S/L, avantageusement en combinaison avec l'augmentation de la température du mélange et la durée du processus d'extraction.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé pour la fabrication de composés d’intérêt à partir d’au moins un tissu conjonctif minéralisé, lesdits composés d’intérêt comprenant au moins du collagène, lequel procédé de fabrication comprend :
- une étape de fourniture dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé,
- une étape d’extraction solide / liquide, dans laquelle ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est mélangé avec un éluant adapté à extraire lesdits composés d’intérêt depuis ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé vers ledit éluant,
- une étape de séparation de l’éluant, contenant lesdits composés d’intérêt, par rapport audit moins un tissu conjonctif minéralisé,
- une étape optionnelle de séchage desdits composés d’intérêt, caractérisé en ce que ladite étape d’extraction solide / liquide comprend des opérations successives d’ajustement du pH dudit éluant, espacées par un intervalle de temps, lesquelles opérations d’ajustement du pH comprennent chacune un ajout d’un acide dans le mélange tissu conjonctif minéralisé / éluant, pour diminuer le pH dudit éluant jusqu’à atteindre une valeur de pH inférieure ou égale à 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence allant de 2 à 4.
[Revendication 2] Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les opérations d’ajustement du pH sont configurées pour maintenir le pH dudit éluant à une valeur de pH inférieure ou égale à 5,5, de préférence inférieure ou égale à 4, de préférence allant de 2 à 4.
[Revendication 3] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’intervalle de temps entre deux opérations d’ajustement du pH est de une à cinq heures, de préférence toutes les 1h30 à 2h30.
[Revendication 4] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’étape d’extraction solide / liquide est réalisée sous la forme d’un cycle unique dans laquelle ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est soumis à une unique étape d’extraction solide / liquide, lequel au moins un tissu conjonctif minéralisé est mélangé avec une quantité déterminée d’éluant qui est intégralement introduite en début de l’étape d’extraction solide / liquide, laquelle étape d’extraction solide / liquide est avantageusement mise en œuvre dans un réacteur discontinu.
[Revendication 5] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors de chaque opération d’ajustement du pH, le pH de l’éluant est mesuré, et, suite à chaque mesure, une quantité adaptée d’acide est ajoutée de sorte à diminuer le pH de l’éluant jusqu’à la valeur de pH cible prédéterminée.
[Revendication 6] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, au cours de l’étape d’extraction solide / liquide, la température de l’éluant est maintenue à une valeur correspondant à la température physiologique de l’animal dont est issu ledit moins un tissu conjonctif minéralisé, par exemple 37°C, plus ou moins 5°C.
[Revendication 7] Procédé de fabrication l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les opérations d’ajustement du pH comprennent chacune un ajout d’un acide choisi parmi les acides inorganiques, par exemple l’acide chlorhydrique.
[Revendication 8] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’étape d’extraction solide / liquide est réalisée sur une période de temps d’au moins 5 jours, par exemple allant de 5 à 10 jours.
[Revendication 9] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, au cours de l’étape d’extraction solide / liquide, le ratio massique tissu conjonctif minéralisé / éluant est compris dans un domaine allant de 1/5 à 1/40 p/p, de préférence de 1/15 à 1/25 p/p.
[Revendication 10] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est choisi parmi les tissus conjonctifs minéralisés issus de mammifères ou de poissons, lesquels tissus conjonctifs minéralisés issus de mammifères sont choisis avantageusement parmi les os de bovins ou de porcins, de préférence des bovins adultes ayant plus de 5 ans, lesquels tissus conjonctifs minéralisés issus de poissons sont choisis avantageusement parmi les arêtes et les écailles.
[Revendication 11] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l’étape d’extraction solide / liquide est mise en œuvre dans des conditions pseudo-statiques ou des conditions d’agitation.
[Revendication 12] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l’étape de fourniture comprend une opération de préparation physico chimique dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé, laquelle opération de préparation comprend une opération de traitement mécanique assurant une réduction en poudre dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé, laquelle poudre présente avantageusement une granulométrie allant de 0,5 à 2 mm.
[Revendication 13] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, initialement, l’éluant possède une concentration en NaCI inférieure à 60 g/L, de préférence une concentration en NaCI inférieure à 10 g/L, de préférence encore une valeur égale à 9 g/L.
[Revendication 14] Composés d’intérêt issus du procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, lesdits composés d’intérêt comprenant du collagène et éventuellement des protéoglycanes et/ou des minéraux et/ou des protéines non-collagène.
[Revendication 15] Produit d’intérêt biologique, comprenant les composés d’intérêt issus du procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, lesdits composés d’intérêt comprenant du collagène et éventuellement des protéoglycanes et/ou des minéraux et/ou des protéines non-collagène.
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