EP4117447A1 - Process for producing compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, and compounds of interest derived from this production process - Google Patents

Process for producing compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, and compounds of interest derived from this production process

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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
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EP
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eluent
interest
collagen
connective tissue
compounds
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Application number
EP21710294.6A
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Inventor
Vincenza FERRARO
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Institut National de Recherche pour lAgriculture lAlimentation et lEnvironnement
Original Assignee
Institut National de Recherche pour lAgriculture lAlimentation et lEnvironnement
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    • A23J3/00Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/04Animal proteins

Abstract

The present invention relates to a process for producing compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, and to said compounds of interest comprising at least collagen. The production process comprises a step of solid/liquid extraction in which said at least one mineralized connective tissue is mixed with an eluent suitable for extracting said compounds of interest from said at least one mineralized connective tissue to said eluent. This extraction step comprises successive operations of adjusting the pH of said eluent, separated by a time interval; which operations of adjusting the pH each comprise an addition of an acid to the mineralized connective tissue/eluent mixture in order to reduce the pH of said eluent to achieve a pH value of less than or equal to 5.5, preferably less than or equal to 4, preferably ranging from 2 to 4.

Description

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 fabricationProcess for the manufacture of compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, and compounds of interest from this manufacturing process
Domaine technique de l'invention Technical field of the invention
La présente invention concerne le domaine général de la valorisation des coproduits qui sont générés par les filières agroalimentaires animales. The present invention relates to the general field of the valorization of the co-products which are generated by the animal food industries.
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. 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.
Elle concerne également les produits d’intérêt biologique, comprenant les composés d’intérêt issus de ces procédés de fabrication. It also relates to products of biological interest, comprising the compounds of interest resulting from these manufacturing processes.
Etat de la technique State of the art
Les filières animales génèrent de nombreux sous-produits et coproduits, qui sont riches en composés d’intérêt industriel. Animal sectors generate many by-products and co-products, which are rich in compounds of industrial interest.
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. This is particularly the case with biopolymers which have potential in many applications, including biomaterials and technical materials, biomedicine or textiles.
Parmi ces biopolymères, le collagène est particulièrement intéressant en raison de ses propriétés physiques et biologiques. Among these biopolymers, collagen is particularly interesting because of its physical and biological properties.
Il existe ainsi un intérêt certain à extraire de tels composés d’intérêt, notamment le collagène, à partir de ces sous-produits. There is thus a definite interest in extracting such compounds of interest, in particular collagen, from these by-products.
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. Certain processes thus envisage a solid / liquid extraction of compounds of interest from mineralized connective tissues which come from the animal food industry.
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. 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.
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). 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).
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. The methods reported in the prior art use an acid, often 0.5 M acetic acid, in combination with enzymes. These processes are carried out at a refrigeration temperature of 4 ° C and with variable pH (towards increase) throughout the extraction. The volumes of eluent used are variable, generally 5 to 30 times the mass of the treated tissue.
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). For example, document US2007 / 0219128 describes such a solid / liquid extraction process which is carried out from fish bones immersed in water or an acid solution. In this prior art, 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. However, 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).
Présentation de l'invention Presentation of the 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. In order to remedy the aforementioned drawback of the state of the art, 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.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de fabrication qui comprend les étapes suivantes : More particularly, the present invention relates to a manufacturing process which comprises the following steps:
- une étape de fourniture dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé, - a step of supplying said at least one mineralized connective tissue,
- 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, - a solid / liquid extraction step, advantageously by a single cycle, in which said at least one mineralized connective tissue is mixed with an eluent suitable for extracting said compounds of interest from said at least one mineralized connective tissue to said eluent,
- une étape de séparation de l’éluant, contenant lesdits composés d’intérêt, par rapport audit moins un tissu conjonctif minéralisé, - a step of separating the eluent, containing said compounds of interest, from said minus one mineralized connective tissue,
- une étape optionnelle de séchage desdits composés d’intérêt. - an optional step of drying said compounds of interest.
Et selon l’invention, ladite étape d’extraction comprend des opérations successives d’ajustement du pH dudit éluant, espacées par un intervalle de temps. And according to the invention, said extraction step comprises successive operations of adjusting the pH of said eluent, spaced by a time interval.
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. 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.
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. Indeed, the inventors have found that, without intervention on the pH, the value of this parameter tends to increase throughout the extraction step.
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). Now, the inventors then demonstrate that, surprisingly and unexpectedly, the adjustment of the pH (via successive adjustment operations) confers a significantly improved extraction yield, in the most natural way possible, compared to the extraction processes. known (devoid of such pH adjustment operations).
En outre, le collagène obtenu est très intéressant qualitativement : le collagène obtenu est non-dénaturé et/ou non-hydrolysé. In addition, the collagen obtained is qualitatively very interesting: the collagen obtained is non-denatured and / or non-hydrolyzed.
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 : In addition, 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:
- 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 ; - 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;
- l’intervalle de temps entre deux opérations d’ajustement du pH est de une à cinq heures, de préférence toutes les 1h30 à 2h30 ; - the time interval between two pH adjustment operations is one to five hours, preferably every 1h30 to 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 ; - 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;
- 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 ; - during each pH adjustment operation, 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;
- 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 ; - during the solid / liquid extraction step, 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;
- les opérations d’ajustement du pH comprennent chacune un ajout d’un acide choisi parmi les acides inorganiques, par exemple l’acide chlorhydrique ; - The pH adjustment operations each comprise an addition of an acid chosen from inorganic acids, for example hydrochloric acid;
- 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 ; - 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;
- 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 ; - during the solid / liquid extraction step, 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;
- 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 ; - 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;
- l’étape d’extraction solide / liquide est mise en œuvre dans des conditions pseudo statiques ou des conditions d’agitation ; - the solid / liquid extraction step is carried out under pseudo-static conditions or stirring conditions;
- ledit éluant est dépourvu d’enzymes, en particulier d’enzymes protéolytiques, et/ou d’agents chélateur de calcium ; - said eluent is devoid of enzymes, in particular proteolytic enzymes, and / or calcium chelating agents;
- 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 ; - 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;
- 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 ; - initially, 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;
- l’étape de séparation est choisie parmi la décantation, la centrifugation ou la filtration ;- the separation step is chosen from decantation, centrifugation or filtration;
- l’étape optionnelle de séchage desdits composés d’intérêt est choisie parmi la lyophilisation ou l’atomisation. - the optional step of drying said compounds of interest is chosen from lyophilization or atomization.
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. 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.
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. 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.
La présente invention concerne encore ce produit d’intérêt biologique pour son utilisation comme médicament. The present invention also relates to this product of biological interest for its use as a medicament.
La présente invention concerne aussi l’utilisation d’un produit d’intérêt biologique selon l’invention, dans une application choisie parmi : The present invention also relates to the use of a product of biological interest according to the invention, in an application chosen from:
- complément alimentaire, - dietary supplement,
- matériaux et biomatériaux, - materials and biomaterials,
- fertilisation de sols. - soil fertilization.
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. Of course, the different characteristics, variants and embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations insofar as they are not incompatible or mutually exclusive.
Description détaillée de l'invention Detailed description of the 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 : In addition, various other characteristics of the invention emerge from the appended description given with reference to the drawings which illustrate non-limiting embodiments of the invention and in which:
[Fig. 1] est un schéma bloc qui illustre les principales étapes du procédé de fabrication selon l’invention ; [Fig. 1] is a block diagram which illustrates the main steps of the manufacturing process according to the invention;
[Fig. 2] est un schéma bloc qui illustre un mode de réalisation de l’étape de fourniture ;[Fig. 2] is a block diagram illustrating one embodiment of the supply step;
[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. 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] 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. 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] 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. 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] 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. 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] 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. 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] 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. 8] is a graph that illustrates the effect of temperature on collagen extraction efficiency (mg collagen / g bone) over time (day);
[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. 9] is a diagram showing the effect of pH on collagen yield (mg collagen / g bone), with two pH management by temperature;
[Fig. 10] est un diagramme illustrant la teneur en glucose (mg), avec et sans ajoute de NaCI (concentration de NaCI p/p) ; [Fig. 10] is a diagram illustrating the glucose content (mg), with and without added NaCl (NaCl concentration w / w);
[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. 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] 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. [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.
Il est à noter que, sur ces figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références. It should be noted that, in these figures, the structural and / or functional elements common to the different variants may have the same references.
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. 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.
Par « composés d’intérêt », on englobe au moins le collagène. By "compounds of interest" is meant at least collagen.
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. Collagen especially includes fibrillar collagens (FACIT), network forming collagens, anchor fibrils, transmembrane collagens, basement membrane collagens and others with unique functions.
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. 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.
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). 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).
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. These different types of collagen are further described in the 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. The collagen (resulting from the process according to the invention) advantageously comprises at least one type I collagen.
Par « collagène », on englobe ainsi un seul type de collagène ou un mélange d’au moins deux types de collagène. By "collagen" is thus meant a single type of collagen or a mixture of at least two types of collagen.
Par « composés d’intérêt », on englobe encore avantageusement des protéoglycanes et/ou des minéraux et/ou des protéines non-collagène. The term "compounds of interest" also advantageously encompasses proteoglycans and / or minerals and / or non-collagen proteins.
Les protéoglycanes résultent de la combinaison d'une protéine et d’un glycosaminoglycane (GAG). Proteoglycans result from the combination of a protein and a glycosaminoglycan (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). The 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).
Les minéraux sont de préférence choisis parmi le calcium, le phosphore et le magnésium.The minerals are preferably chosen from calcium, phosphorus and magnesium.
Les protéines non-collagène comprennent de préférence l’ostéocalcine. The non-collagenous proteins preferably include osteocalcin.
Procédé de fabrication Manufacturing process
Pour la fabrication de tels composés d’intérêt, le procédé selon l’invention comprend la succession d’étapes suivantes (figure 1) : For the manufacture of such compounds of interest, the process according to the invention comprises the following succession of steps (Figure 1):
- une étape de fourniture (A) dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé, - a supply step (A) of said at least one mineralized connective tissue,
- 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, - a solid / liquid extraction step (B) (also called “extraction step (B)”) during which said at least one mineralized connective tissue is mixed with an eluent suitable for extracting said at least one compound d 'interest,
- une étape de séparation (C) de l’éluant, contenant lesdits composés d’intérêt, par rapport audit moins un tissu conjonctif minéralisé, - a separation step (C) of the eluent, containing said compounds of interest, from said minus one mineralized connective tissue,
- une étape optionnelle de séchage (D) des composés d’intérêt. - an optional drying step (D) of the compounds of interest.
Etape de fourniture Supply stage
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). 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).
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. By “mineralized connective tissue” is meant 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.
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. From mammals, the mineralized connective tissues are advantageously chosen from the bones of cattle or pigs, in particular from adult animals over 5 years old.
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). 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).
Les os longs comprennent avantageusement les os choisis parmi : fémur, clavicule, humérus, radius, cubitus, métacarpiens, phalanges, tibia, péroné (ou fibula). The long bones advantageously comprise the bones chosen from: femur, clavicle, humerus, radius, ulna, metacarpals, phalanges, tibia, fibula (or fibula).
Parmi les bovins, on englobe en particulier les taureaux, les bœufs et les vaches. Cattle include in particular bulls, oxen and cows.
Partant de poissons, les tissus conjonctifs minéralisés sont choisis avantageusement parmi les arêtes et les écailles. Starting from fish, the mineralized connective tissues are advantageously chosen from edges and scales.
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. For the purpose of the extraction step (B), said at least one mineralized connective tissue is preferably subjected to at least one physicochemical preparation operation.
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 »). 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”).
La poudre de tissu conjonctif minéralisé présente avantageusement une granulométrie allant de 0,5 à 2 mm (avantageusement mesurée par une méthode de tamisage). The mineralized connective tissue powder advantageously has a particle size ranging from 0.5 to 2 mm (advantageously measured by a sieving method).
Cette opération de préparation peut encore comprendre, avant broyage, des opérations choisis parmi : This preparation operation can also comprise, before grinding, operations chosen from:
- une opération de nettoyage / séchage, par exemple par immersion dans au moins un bain d’alcool (par exemple éthanol à 70%), - a cleaning / drying operation, for example by immersion in at least one alcohol bath (for example 70% ethanol),
- une opération d’élimination de la moelle osseuse. - an operation to remove the bone marrow.
A titre uniquement d’exemple, la figure 2 illustre un mode de réalisation particulier de cette étape de fourniture (A) partant d’os long. By way of example only, FIG. 2 illustrates a particular embodiment of this supply step (A) starting from long bone.
Ce mode de réalisation particulier comprend les opérations successives suivantes : This particular embodiment comprises the following successive operations:
A1. une opération d’élimination des extrémités de l’os (épiphyse et métaphyse), A1. an operation to remove the ends of the bone (epiphysis and metaphysis),
A2. une opération de tranchage de la diaphyse (partie médiane d’un long os), A2. a cutting operation of the diaphysis (middle part of a long bone),
A3 une opération de lavage des tranches (en bain d’éthanol 70 %) et séchage (à température allant de 40°C à 50°C), puis A3 an operation of washing the slices (in a 70% ethanol bath) and drying (at temperature ranging from 40 ° C to 50 ° C), then
A4 une opération d’élimination de la moelle osseuse, concassage et broyage des tranches.A4 a bone marrow removal operation, crushing and grinding of slices.
Ce mode de réalisation génère ainsi une poudre d’os (en particulier de diaphyse), adaptée à l’étape d’extraction (B) suivante. This embodiment thus generates a bone powder (in particular of the shaft), suitable for the following extraction step (B).
Etape d’extraction Extraction step
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. The extraction step (B) consists of a solid / liquid extraction technique, also called “washing” or “leaching”, advantageously of the “maceration” type. During this extraction step (B), 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.
Cette étape d’extraction (B) est avantageusement réalisée sous la forme d’un cycle unique (dit encore « extraction monocycle »). This extraction step (B) is advantageously carried out in the form of a single cycle (also called "unicycle extraction").
Dans un tel « cycle unique », ledit au moins un tissu conjonctif minéralisé est alors soumis à une unique étape d’extraction. In such a "single cycle", said at least one mineralized connective tissue is then subjected to a single extraction step.
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). 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).
Cet éluant, contenant ledit au moins un composé d’intérêt, est récupéré à l’issue de l’étape d’extraction (B). This eluent, containing said at least one compound of interest, is recovered at the end of the extraction step (B).
L’éluant est avantageusement de degré / de qualité alimentaire (utilisable dans la consommation humaine). The eluent is advantageously of food grade / grade (usable for human consumption).
L’éluant consiste avantageusement en une solution aqueuse qui présente un pH acide et qui contient éventuellement du NaCI. The eluent advantageously consists of an aqueous solution which has an acidic pH and which optionally contains NaCl.
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. More precisely, 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.
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. 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.
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). Initially, 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).
L’éluant est encore avantageusement dépourvu d’enzymes et/ou d’agents chélateur de calcium. The eluent is also advantageously devoid of enzymes and / or calcium chelating agents.
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). By “enzymes” is meant in particular 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).
Les agents chélateurs de calcium englobent par exemple l’EDTA (acide éthylènediaminetétraacétique). Calcium chelating agents include, for example, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid).
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). Preferably, 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). Furthermore, during this extraction step (B), 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).
Plus précisément, chaque opération d’ajustement du pH comprend un ajout d’un acide dans le mélange tissu conjonctif minéralisé / éluant. Specifically, each pH adjustment operation involves adding an acid to the mineralized connective tissue / eluent mixture.
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. 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.
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. In other words, 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.
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. More preferably, 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.
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. In other words, 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.
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)). 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)). .
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). In this case, the time interval between two pH adjustment operations is advantageously from one to five hours, preferably from 1h30 to 2h30 (1h30 to 2h30).
Chaque opération d’ajustement du pH comprend avantageusement l’ajout d’un acide dans le mélange, avantageusement une solution aqueuse acide 0,5 M. Each pH adjustment operation advantageously comprises adding an acid to the mixture, advantageously a 0.5 M acidic aqueous solution.
L’acide est choisi avantageusement parmi les acides inorganiques, par exemple : acide chlorhydrique, acide phosphorique, acide sulfurique, acide nitrique. The acid is advantageously chosen from inorganic acids, for example: hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid.
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). As illustrated in the example below, such successive pH adjustment operations allow significantly improved extraction yield compared to known extraction methods (without successive pH adjustment operations).
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. Also during this solid / liquid extraction step (B), 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.
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. In practice, 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.
L’étape d’extraction solide / liquide (B) est encore avantageusement mise en œuvre dans des conditions qui sont choisies parmi : The solid / liquid extraction step (B) is also advantageously carried out under conditions which are chosen from:
- des conditions pseudo-statiques, avec par exemple un mélange de 15 à 20 minutes toutes les 1 à 3 heures, ou - pseudo-static conditions, for example with a mixture of 15 to 20 minutes every 1 to 3 hours, or
- des conditions d’agitation, avec un mélange maintenu tout au long de l’étape d’extraction.- stirring conditions, with a mixture maintained throughout the extraction step.
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. Furthermore, 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.
En pratique, l’étape d’extraction (B) est avantageusement mise en œuvre dans un réacteur discontinu (aussi appelé « batch »). In practice, the extraction step (B) is advantageously carried out in a batch reactor (also called "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. At the end of this extraction step (B), the eluent thus forms a collagen solution, optionally still containing proteoglycans and / or minerals and / or non-collagen proteins.
Etape de séparation Separation step
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. Following the extraction step (B), the separation step (C) consists of separating the eluent (containing the compounds of interest) from the bone.
Cette étape de séparation est avantageusement choisie parmi les techniques classiques en soi, par exemple la décantation, la centrifugation ou la filtration. This separation step is advantageously chosen from techniques conventional per se, for example decantation, centrifugation or filtration.
Par « décantation », on envisage en particulier une sédimentation passive à la suite de laquelle on récupère le surnageant. The term “decantation” is intended in particular for passive sedimentation following which the supernatant is recovered.
Etape de séchage Drying step
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. 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.
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. 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.
Cette étape optionnelle de séchage (D) est par exemple choisie parmi la lyophilisation ou l’atomisation. This optional drying step (D) is for example chosen from lyophilization or atomization.
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. 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.
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. 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.
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. 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) 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.
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. 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.
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). 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).
Produit d’intérêt biologique et applications Product of biological interest and 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. At the end of the manufacturing process according to the invention, a product of biological interest is advantageously obtained which comprises the aforementioned compounds of interest.
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. This product of biological interest thus comprises at least collagen, and optionally proteoglycans and / or minerals and / or non-collagen proteins.
Le collagène obtenu consiste avantageusement en un collagène naturel, qui n’est avantageusement pas fragmenté, ni dénaturé, conservant ainsi ses propriétés biologiques et mécaniques. The collagen obtained advantageously consists of a natural collagen, which is advantageously neither fragmented nor denatured, thus retaining its biological and mechanical properties.
Ce collagène peut être utilisé pour produire par exemple des biomatériaux et des matériaux techniques, ou encore comme source de nutriments pour les sols. This collagen can be used to produce, for example, biomaterials and technical materials, or as a source of nutrients for soils.
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). In addition to significantly increasing the yield of collagen (3 times higher than the method of the prior art), 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).
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). 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).
Ce produit d’intérêt biologique peut également être utilisé dans une application non thérapeutique, avantageusement choisie parmi les applications suivantes : This product of biological interest can also be used in a non-therapeutic application, advantageously chosen from the following applications:
- nutritive (complément alimentaire), - cosmétique, - nutritious (food supplement), - cosmetics,
- matériaux et biomatériaux, - materials and biomaterials,
- fertilisation de sols. - soil fertilization.
Le produit d’intérêt biologique selon l’invention peut ainsi être incorporé dans une composition cosmétique, pharmaceutique, alimentaire ou un biomatériau. The product of biological interest according to the invention can thus be incorporated into a cosmetic, pharmaceutical, food or biomaterial composition.
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. The product of biological interest can be processed to form various oral preparations as medicaments or health foods via methods well known per se. Examples of 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. .
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. In a pharmaceutical composition, 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.
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. This application in the pharmaceutical and biomedical field is due to its characteristics such as low antigenicity, cell attachment capacity, biodegradability and biocompatibility.
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. 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.
Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées. Of course, various other modifications can be made to the invention within the scope of the appended claims.
Exemples Examples
Extraction solide-liquide du collagène d’os bovin Solid-liquid extraction of collagen from bovine bone
I. Matériel et méthode I. Material and method
1. Os bovin 1. Bovine bone
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). Bovine bones, of 5 different ages at slaughter, were used for collagen extraction. The cattle were all adult animals (over 5 years of age).
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. 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.
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. For each age, 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.
2. Extraction du collagène 2. Extraction of collagen
Le collagène a été extrait par solubilisation en milieu acide. Une solution d’acide acétique 0,5 M, degré alimentaire, a été utilisée. The collagen was extracted by solubilization in an acidic medium. A 0.5 M acetic acid solution, food grade, was used.
L’extraction a été étudiée sous différents régimes d’agitation, comme décrit ci-après. The extraction was studied under different agitation regimes, as described below.
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. In addition, 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.
2.1. Extraction du collagène par plusieurs cycles (extraction multicycle) 2.1. Collagen extraction through several cycles (multicycle extraction)
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. The collagen extraction was carried out at a S / L (Solid / Liquid) ratio of 1/5 w / w (w = weight), i.e. 80 g of bone powder / 400 g of eluent, acetic acid 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). The tests were carried out over a period of time allowing a plateau to be reached (no variation in concentration with increasing time).
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. During the extraction process, samples of the supernatant were taken every 2 hours in order to determine the change in the concentration of collagen over time.
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. At the end of each extraction cycle, 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.
2.2. Extraction du collagène par cycle unique (extraction monocycle) 2.2. Single cycle collagen extraction (unicycle extraction)
L'extraction du collagène par cycle unique a été réalisée afin de comparer le rendement par rapport à l’extraction multicycle. Single-cycle collagen extraction was performed to compare the yield versus multicycle extraction.
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). 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).
Des prélèvements du surnageant ont été réalisés toutes les 2 h afin de déterminer la concentration de collagène au cours du temps. Samples of the supernatant were taken every 2 h in order to determine the concentration of collagen over time.
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). Several parameters were taken into account in order to identify the conditions having an effect on the extraction of collagen: the stirring regime, the temperature, the pH, the duration of extraction, the addition of salt (sodium chloride , NaCl).
Influence du régime d’agitation Influence of the agitation regime
Pour étudier l’influence de ce paramètre, l’extraction a été réalisée en différentes régimes :To study the influence of this parameter, the extraction was carried out in different regimes:
- 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. - static regime, stirring the solution for 30 seconds every 2 hours, and just before taking the samples, and - pseudo-static regime, stirring the solution every 30 minutes for 30 seconds.
Influence de la durée d’extraction Influence of the extraction time
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). In order to study the influence of the collagen extraction time, the collagen concentration was determined every 2 hours over several days and until the maximum plateau was reached (no variation in concentration over time).
Influence de la température Influence of temperature
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. 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.
Influence du pH Influence of pH
L'effet du pH sur le rendement du collagène a été étudié par une expérience comparative :The effect of pH on the yield of collagen was studied by a comparative experiment:
- à pH normal, c’est-à-dire le pH du surnageant pendant l'extraction (sans intervention sur la valeur de ce pH), et - at normal pH, i.e. the pH of the supernatant during extraction (without intervention on the value of this pH), and
- à pH acide constant (pH 2,5 constant, en utilisant une solution de HCl à 37% massique) tout au long du procédé. - at constant acidic pH (constant pH 2.5, using a 37% mass HCl solution) throughout the process.
Influence du N a Cl Influence of 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. The effect of NaCl on the solubility of collagen was studied by two parallel experiments: NaCl 0% and 0.9% (w / w) (i.e. the physiological concentration in humans), added to the solution of 0.5 M acetic acid used for the extraction.
3. Quantification des composés 3. Quantification of compounds
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. 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.
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). 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).
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). 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 ).
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). The different types of collagen, proteoglycans and non-collagen proteins were demonstrated by mass spectrometry (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. 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.
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. 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.
II. Résultats et discussion II. Results and 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. The results obtained showed that the extraction of collagen is influenced by most of the parameters studied. But, among these parameters, surprisingly and unexpectedly, the management of the pH value is decisive in the extraction yield.
1. Extraction du collagène à partir de l’os 1. Extraction of collagen from bone
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. From the particle size study, the results showed that the weight average particle size was 1.2 mm; there is also a similarity in size between bone powders of different ages.
Pour chaque granulométrie, les poudres des différents âges ont été mélangées en égal proportion avant d’extraire le collagène. For each particle size, the powders of different ages were mixed in equal proportions before extracting the collagen.
1.1. Effet du ratio S/L (Solide/Liquide) et effet multicycle / monocycle 1.1. Effect of S / L ratio (Solid / Liquid) and multicycle / unicycle effect
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. The use of two different S / L ratios (1/5 and 1/20 w / w) demonstrated the impact of the amount of solvent on the solid matter.
Le résultat pour l’extraction multicycle, effectuée au ratio S/L fixé à 1/5, est reporté dans la figure 3. The result for the multicycle extraction, performed at the S / L ratio set at 1/5, is shown in 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. After four successive cycles, it was noticed an absence of growth in the yield of collagen over time; the curve of the kinetics of the 4th cycle in fact exhibits a slope close to zero and the additional quantity of collagen obtained at the end of the extraction is close to zero.
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). On the other hand, as illustrated by Figures 4 and 5, 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).
Les figures 4 et 5 illustrent le rendement de collagène par extraction, en monocycle et en multicycle. Figures 4 and 5 illustrate the collagen yield by extraction, unicycle and 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. Without being limited by any theory, by increasing the solid / liquid ratio, the saturation of the eluent is decreased and therefore the amount of collagen in solution is increased which is maintained in equilibrium with the collagen in the bone powder. The 1/20 (w / w) ratio was therefore maintained in the following steps.
1.2. Effet de l’agitation 1.2. Effect of agitation
Les résultats relatifs à l’effet de l’agitation, sur la solubilisation du collagène, sont présentés dans la figure 6. The results relating to the effect of agitation on collagen solubilization are shown in 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. 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.
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. Without being limited by any theory, 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.
Par conséquent, le régime pseudo-statique a été retenu pour les expériences suivantes. Therefore, the pseudo-static regime was retained for the following experiments.
1.3. Effet de la durée d’extraction 1.3. Effect of extraction time
L’évolution du rendement d’extraction du collagène au cours du temps est reportée dans la figure 7. The change in the collagen extraction yield over time is shown in 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. To study the effect of time on the extraction step (residence time), a bone powder / solvent ratio of 1/20 (w / w) in a pseudo-static regime was used and the extraction continued for 10 days.
En théorie, le temps d’extraction correspond au temps nécessaire à la récupération totale du collagène contenue dans le produit initial. In theory, the extraction time corresponds to the time necessary for the total recovery of the collagen contained in the initial product.
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. The results show that the collagen extraction efficiency increases over time, but from the 8th day onwards, a maximum plateau is reached.
Par conséquent, la durée de 8 jours a été choisie pour les expériences suivantes. Therefore, the duration of 8 days was chosen for the following experiments.
1.4. Effet de la température 1.4. Temperature effect
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. The effects of temperature (at 4 ° C, 20 ° C and 37 ° C) were studied with a bone powder / solvent ratio 1/20 (w / w) in a pseudo-static regime, over a period of 8 days.
Les résultats, représentés sur la figure 8, démontrent que le rendement augmente avec la température. The results, shown in Figure 8, demonstrate that the yield increases with temperature.
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. Temperatures above 37 ° C, which is the physiological temperature, were not used to avoid a risk of denaturing the extracted collagen.
1.5. Effet du pH 1.5. Effect of 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. The management of the pH is found to confer a significant / determining effect on the solubilization of collagen. The yields obtained, as a function of the pH, are shown in Figure 9.
Les résultats montrent que le rendement est plus élevé à pH 2,5 « constant », quelle que soit la température expérimentale. The results show that the yield is higher at “constant” pH 2.5, whatever the experimental temperature.
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. 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.
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. However, at “normal” pH (without intervention on the pH value), this yield changes from about 9.9 mg of collagen / g bone to 15.11 mg of collagen / g bone. Thanks to the “constant” pH, advantageously in combination with a suitable physiological temperature, a level of collagen extracted is therefore obtained of 30.11 mg collagen / g bone at pH 2.5 and 37 ° C, against only 9.9 mg / g os at normal pH and 4 ° C.
1.6. Effet de la concentration de NaCI 1.6. Effect of NaCl concentration
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. The addition of NaCl (at a physiological concentration of 0.9% w / w) to the extraction solvent has no effect on the yield of collagen.
2. Extraction du glucose et de la matière sèche 2. Extraction of glucose and dry matter
2.1. Glucose (exprimant le taux des glycosaminoglycanes dans les protéoglycanes)2.1. Glucose (expressing the level of glycosaminoglycans in proteoglycans)
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). The results show that the amount of solubilized glucose is dependent on the salt level, the pH and the temperature (Figures 10 and 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). As with collagen, the level of glucose increases with, on the one hand, an increase in temperature and, on the other hand, a decrease in pH (Figure 11).
Le NaCI présente ici un effet positif sur la solubilisation du glucose (figure 10). NaCl here has a positive effect on glucose solubilization (Figure 10).
La quantité du glucose obtenue est plus élevée à pH 2,5 constant, pour chacune des températures expérimentales (figure 11). The quantity of glucose obtained is higher at constant pH 2.5, for each of the experimental temperatures (FIG. 11).
2.2. Taux de matière sèche 2.2. Dry matter rate
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). The results show that the amount of dry matter recovered at the end of the extraction varies with temperature and pH (Figure 12).
Cette variation est en accord avec les résultats observés pour le collagène. This variation is in agreement with the results observed for collagen.
Les résultats confirment que le rendement de la solubilisation est plus élevé à pH 2,5 pour chacune des températures expérimentales. The results confirm that the solubilization yield is higher at pH 2.5 for each of the experimental temperatures.
Une augmentation de température favorise l’extraction de matière. An increase in temperature promotes the extraction of material.
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). 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).
Sodium (sans ajout de NaCI), chlorure (sans ajout de NaCI), potassium et soufre sont présents sous forme de traces (inférieur à 0,05 %). Sodium (without addition of NaCl), chloride (without addition of NaCl), potassium and sulfur are present in the form of traces (less than 0.05%).
III. Conclusion 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. The influence of various parameters (pH management, extraction temperature, time, agitation, etc.) has been studied on the extraction of collagen from animal bone.
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. 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.

Claims

Revendications Claims
[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 : [Claim 1] A process for the manufacture of compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, said compounds of interest comprising at least collagen, which manufacturing process comprises:
- une étape de fourniture dudit au moins un tissu conjonctif minéralisé, - a step of supplying said at least one mineralized connective tissue,
- 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, - a solid / liquid extraction step, in which said at least one mineralized connective tissue is mixed with an eluent suitable for extracting said compounds of interest from said at least one mineralized connective tissue to said eluent,
- une étape de séparation de l’éluant, contenant lesdits composés d’intérêt, par rapport audit moins un tissu conjonctif minéralisé, - a step of separating the eluent, containing said compounds of interest, from said minus one mineralized connective tissue,
- 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. - an optional step of drying said compounds of interest, characterized in that said step of solid / liquid extraction comprises successive operations of adjusting the pH of said eluent, spaced apart by a time interval, which operations of adjusting the pH 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.
[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. [Claim 2] The manufacturing method according to claim 1, characterized in that 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.
[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. [Claim 3] The manufacturing method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the time interval between two pH adjustment operations is from one to five hours, preferably every 1h30 to 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. [Claim 4] The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that 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 amount of eluent which is fully introduced at the start of the solid / liquid extraction step, which step of solid / liquid extraction is advantageously carried out in a batch reactor.
[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. [Claim 5] The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that, during each pH adjustment operation, the pH of the eluent is measured, and, following each measurement, a A suitable amount of acid is added so as to decrease the pH of the eluent to the predetermined target pH value.
[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. [Claim 6] The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that, during the solid / liquid extraction step, 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.
[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. [Claim 7] A method of making any one of claims 1 to 6, characterized in that the pH adjustment operations each comprise an addition of an acid selected from inorganic acids, for example hydrochloric acid.
[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. [Claim 8] The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that 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.
[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. [Claim 9] The manufacturing method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that, during the solid / liquid extraction step, the mineralized connective tissue / eluent mass ratio is within a range of from 1/5 to 1/40 w / w, preferably from 1/15 to 1/25 w / w.
[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. [Claim 10] The manufacturing method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that 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 the bones of bovines or pigs, preferably adult bovines over 5 years old, which mineralized connective tissues obtained from fish are advantageously chosen from bones and scales.
[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. [Claim 11] The manufacturing method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the solid / liquid extraction step is carried out under pseudo-static conditions or under agitation conditions.
[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. [Claim 12] The manufacturing method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the step of providing comprises an operation of physicochemical preparation of said at least one mineralized connective tissue, which operation of preparation comprises an operation of mechanical treatment ensuring a reduction to powder of said at least one mineralized connective tissue, which powder advantageously has a particle size ranging from 0.5 to 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. [Claim 13] Manufacturing process according to any one of claims 1 to 12, characterized in that, initially, 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.
[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. [Claim 14] Compounds of interest resulting from the manufacturing process according to any one of claims 1 to 13, said compounds of interest comprising collagen and optionally proteoglycans and / or minerals and / or non-collagen proteins.
[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. [Claim 15] Product of biological interest, comprising the compounds of interest resulting from the manufacturing process according to any one of claims 1 to 13, said compounds of interest comprising collagen and optionally proteoglycans and / or minerals and / or non-collagenous proteins.
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