FR2674128A1

FR2674128A1 - Carriers having a capsular structure and their uses in the transport of substances or active principles

Info

Publication number: FR2674128A1
Application number: FR9103551A
Authority: FR
Inventors: Gutierrez Gilles
Original assignee: Patrinove; Texinfine SA
Current assignee: Patrinove; Texinfine SA
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1992-09-25

Abstract

These carriers having a capsular structure consist of an internal volume and a thick, structured wall formed by the juxtaposition, facing one another, of two units obtained by the mixed esterification of an at least bivalent inorganic oxoacid with, on the one hand a hydrophobic alcohol, and on the other hand a sugar or an amino acid. The wall thickness lies between 30 and 70 nanometres. The volume of water mobilised around the wall constitutes a coating which is of the order of 3 times as thick as the aforementioned wall. These carriers are intended, more especially, for transporting substances or active principles, in particular of a cosmetological, pharmacological, plant-protection, and the like, nature, both inside the capsular space and in the actual wall.

Description

VECTEURS DE STRUCTURE CAPSULAIRE ET LEURS APPLICATIONS DANS LE
TRANSPORT DE SUBSTANCES OU PRINCIPES ACTIFS
La présente invention conceme des vecteurs de structure capsulaire, c'est-t dire des vecteurs constitués d'une paroi et d'un volume intérieur et qui sont plus spécialement destinés à transporter des substances ou principes actifs, notamment cosmétologiques, pharmacologiques, phytosanitaires et autres.CAPSULAR STRUCTURE VECTORS AND THEIR APPLICATIONS IN THE
TRANSPORT OF ACTIVE SUBSTANCES OR PRINCIPLES
The present invention relates to capsular structure vectors, that is to say vectors consisting of a wall and an interior volume and which are more specifically intended to transport substances or active principles, in particular cosmetological, pharmacological, phytosanitary and other.

On a proposé, au cours de ces dernières années de nombreux vecteurs intracellulaires de molécules actives tels que les liposomes, ou nanoparticules. Many intracellular vectors of active molecules such as liposomes, or nanoparticles, have been proposed in recent years.

D'une manière générale, les vecteurs découverts et mis au point au cours de ta dernière décénie sont soit des vecteurs de taille supérieure ou égale aux cellules des eucayotes soit des vecteurs de taille inférieure aux cellules
Les vecteurs de taille cellulaire peuvent être définis comme étant des micropgticules telles que les microsphères ou les microcapsules. Les vecteurs de taille inférieure & la taille moyenne des cellules des eucaryotes sont aussi appelés vecteurs infracelulaires. Il s'agit le plus souvent de nanopgticules pouvant être soit des nanocapsules creuses (liposomes) soit des nanosphbres pleines.In general, the vectors discovered and developed during your last decade are either vectors of size greater than or equal to the cells of eucayotes or vectors of size smaller than cells.
Cell size vectors may be defined as microparticles such as microspheres or microcapsules. The lower size vectors and the average cell size of eukaryotes are also called infracelial vectors. It is most often nanopgticules that can be either hollow nanocapsules (liposomes) or solid nanospheres.

Il existe entre ces deux types de vecteurs une différence impatante, différence non liée à la structure des cellules mais aux propriétés de celles-ci. Les vecteurs de taille cellulaire. les mícrocapsules et les microsphères, ne sont pas susceptibles de diffuser au sein d'un milieu sans être portes par une force : mécanique. magnétique, électique....Les vecteurs de taille inirellulaire ont la possibilité de dffùser selon la température. Ils seront ainsi qualifiés de vecteurs browniens car ils utilisent le mouvement brownien pour se répande au sein d'un milieu â la différence des vecteurs micropKculares qui seront appelés vecteurs newtoniens.Au sein des vecteurs browniens, on distingue deux catégories de vecteurs ; ceux qui sont capables de faire un échange de matière avec les cellules ou fusion et ceux qui ne peuvent être captés que par endocytose active ou phagocytose par les cellules. There exists between these two types of vectors an impatant difference, a difference not related to the structure of the cells but to the properties of these. Cell size vectors. Microcapsules and microspheres are not likely to spread in a medium without being carried by a mechanical force. magnetic, electic .... The vectors of size inirellulaire have the possibility to dffùser according to the temperature. They will thus be called Brownian vectors because they use the Brownian motion to spread in a medium unlike the micropKular vectors which will be called Newtonian vectors. Within the Brownian vectors, one distinguishes two categories of vectors; those who are capable of exchanging matter with the cells or fusion and those who can only be picked up by active endocytosis or phagocytosis by the cells.

Les matières premières nécessaires à la préparation ou à la synthèse des liposomes sont essentiellement les suivantes:
* Principalement, un composé amphiphile, constitutif de la paroi du liposome tel que des phospholipides, comme la lécithine, les phosphatidylcholines naturelles ou synthétiques, les sphingomyélines, les phosphatidyllnositols, les phosphatidylsérines, les Iysophosphatidylcholines, les dicétylphosphates. The raw materials necessary for the preparation or synthesis of liposomes are essentially as follows:
* Primarily, an amphiphilic compound, constituting the liposome wall such as phospholipids, such as lecithin, natural or synthetic phosphatidylcholines, sphingomyelins, phosphatidyllnositols, phosphatidylserines, lysophosphatidylcholines, dicetylphosphates.

* Eventuellement un composé de rigidification de la paroi du liposome tel que
- Un composé polycydique comportant une chaîne ramifiée, tel qu'un stérol, comme le cholestérol, les phytostérols, la fluorescéine acide et ses esters. * Possibly a stiffening compound of the liposome wall such as
A polycydic compound comprising a branched chain, such as a sterol, such as cholesterol, phytosterols, fluorescein acid and its esters.

- Certaines amines aromatiques. - Certain aromatic amines.

- Certains sucres, comme les polyoses. - Some sugars, like polyoses.

* Eventuellement un composé conférant une charge positive ou négative à la surface de la membrane des liposomes. tels que
- le dipalmitoyl phosphatidylglycérol, pour obtenir une charge négative,
- la stéarylamine, pour obtenir une charge positive.* Possibly a compound conferring a positive or negative charge on the surface of the liposome membrane. such as
dipalmitoyl phosphatidylglycerol, to obtain a negative charge,
stearylamine, to obtain a positive charge.

* Eventuellement un agent antioxydant du composé amphiphile et'ou du composé de rigidilcation, tel que le DL-a-tocophéroi. Optionally an antioxidant of the amphiphilic compound and / or rigidilcation compound, such as DL-a-tocopherol.

* La substance active est solubilisée en milieu aqueux ou dans le composé amphiphile, ou encoredans un milieu organique approprié. * The active substance is solubilized in an aqueous medium or in the amphiphilic compound, or encored in a suitable organic medium.

Ces différentes matières sont solubilisées ou mises en suspension dans différents milieux, aqueux etlou organiques, lors de la préparation des lipssomes selon différentes méthodes. These different materials are solubilized or suspended in different media, aqueous and / or organic, during the preparation of the lipsomes according to different methods.

II faut préciser que la matière constitutive des vecteurs infra-cellulaires comme d'autres nanoparticules et nanosphères est constituée soit de matériel naturel (polypeptidique par exemple) soit de matières hémisynthétiques comme les polylactates acides et les polygluconates d'acides plus communément appelés P.L.G.A. De nombreuses nanoparticules sont constituées à partir de dérivés d'acides acryliques tels les cyanoacrylates.Leur mise en oeuvre nécessite bien souvent la solubilisation dans un solvant organique de la suspension du prepolymére ou du polymère qui sera utilisé pour constituer la matière des vecteurs ; il faut ensuite Bvaparer le solvant organique après son émulsification. Différentes phases additionnelles sont nécessaires telles que la condensation de la matière ou son revêtement afin de doter le vecteur des propriétés particulières souhaitées par le manipulateur. It should be noted that the constitutive material of infra-cellular vectors such as other nanoparticles and nanospheres consists either of natural material (polypeptide for example) or of semisynthetic materials such as acidic polylactates and polygluconates of acids more commonly called P.L.G.A. Many nanoparticles are made from derivatives of acrylic acids such as cyanoacrylates. Their implementation often requires the solubilization in an organic solvent of the suspension of the prepolymer or of the polymer which will be used to form the material of the vectors; it is then necessary to evaporate the organic solvent after emulsification. Various additional phases are required such as the condensation of the material or its coating in order to provide the vector with the particular properties desired by the manipulator.

Les niosomes sont, eux, constitués à partr d'éther du glycérol ou de polyéthylène glycol. Leur paroi est structurée par empilement de minces feuillets constitués d'ester phosphorique d'éther de glycérol. La fonction acide est obligatoirement insérée entre deux alcools hydrosolubles Ils sont obtenus industriellement par fusion thermique. The niosomes consist, for their part, of ether of glycerol or of polyethylene glycol. Their wall is structured by stacking thin sheets consisting of phosphoric ester of glycerol ether. The acid function is necessarily inserted between two water-soluble alcohols They are obtained industrially by thermal fusion.

L'originalitB des vecteurs selon (invention est qu'ils comportent une paroi épaisse, structurée, constituée par la juxtaposition, en vis-àvis, de deux unités obtenues par 'estérification mixte d'un oxacide minéral au moins bivalent avec dune part un alcool hydrophobe et d'autre part un sucre ou un acide aminé. The originality of the vectors according to the invention is that they comprise a thick, structured wall formed by the juxtaposition, vis-à-vis, of two units obtained by mixed esterification of an inorganic oxacid at least divalent with, on the one hand, an alcohol hydrophobic and on the other hand a sugar or an amino acid.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'épaisseur de la paroi se situe entre 30 et 70 nanomètres. According to a preferred embodiment of the invention, the thickness of the wall is between 30 and 70 nanometers.

Les alcools hydrophobes sont choisis de préférence parmi les alcools aliphatiques saturés et notamment les alcools de C4 a Ct8. tels que le phytol. les alcools InsaTurés de C5 a' C 22. tels que 'hycroxysqualéne et i-aicool cinnamyi. les alcools cycliques tels que le cholestérol et le sitostérol. plusieurs de ces alcools pouvant être combinés sur une même fonction acide,
Les oxacides mineraux sont choisis de preférence parmi les acides sulfurique.The hydrophobic alcohols are preferably chosen from saturated aliphatic alcohols and especially alcohols from C4 to C8. such as phytol. insoluble alcohols from C5 to C22 such as hyroxysqualene and ethyl cinnamyl. cyclic alcohols such as cholesterol and sitosterol. several of these alcohols can be combined on the same acid function,
The mineral oxacids are preferably selected from sulfuric acids.

borique ou phosphoriques ou leurs dérivés comme l'acide pyrophosphorique.boronic or phosphoric or their derivatives such as pyrophosphoric acid.

Le sucre est choisi de préférence parmi es oses polyhydroxylés et hydrosolubles comme l'inositol. le manitol. ie glucose. te rhamnose. le mannose. The sugar is preferably selected from polyhydroxy and water-soluble species such as inositol. manitol. ie glucose. rhamnose. mannose.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise directement un ester sucré de l'oxacide minéral, tel que l'acide phytique. According to a preferred embodiment of the invention, a sweet ester of the inorganic oxacid, such as phytic acid, is used directly.

L'acide aminé est de préférence 'hydroxyproline. The amino acid is preferably hydroxyproline.

La structure générale de a paroi des vecteurs selon l'invention peut être representée de la facon suivante
R- Alcool-oxacide minéral oxacide minéral - sucre
Les structures suivantes constituent des exemples non limitatifs des vecteurs selon 'invention

The general structure of the wall of the vectors according to the invention can be represented in the following way
R- Alcohol-oxacid mineral mineral oxacid - sugar
The following structures are nonlimiting examples of the vectors according to the invention

<tb> <SEP> O <SEP> O
<tb> Phytoi <SEP> O-P-G-P- <SEP> inositol
<tb> <SEP> O- <SEP> O
<tb>
Na+ Na+ ou Ca++ ou Mg++

<tb><SEP> O <SEP> O
<tb> Phytoi <SEP> OPGP- <SEP> inositol
<tb><SEP> O- <SEP> O
<Tb>
Na + Na + or Ca ++ or Mg ++

<tb> M
<tb> <SEP> O <SEP> O
<tb> <SEP> f,'
<tb> <SEP> P <SEP> i <SEP> - <SEP> P <SEP> -O <SEP> - <SEP> P <SEP> -O <SEP> - <SEP> mannose
<tb> <SEP> O- <SEP> O
<tb>
Na+ Na+ou Ca++ou Mg++
La structure des vecteurs de structure capsulaire selon l'invention présente de nombreux avantages. <tb> M
<tb><SEP> O <SEP> O
<tb><SEP> f, '
<tb><SEP> P <SEP> i <SEP> - <SEP> P <SEP> -O <SEP> - <SEP> P <SEP> -O <SEP> - <SEP> mannose
<tb><SEP> O- <SEP> O
<Tb>
Na + Na + or Ca ++ or Mg ++
The structure of the capsular structure vectors according to the invention has many advantages.

Ils présentent tout d'abord de nombreuses analogies avec certaines structures cellulaires, notamment les nudéotides, phosphorylés ou non, que l'on rencontre dans les systèmes énergétiques ou transporteurs intrecellulaires comme les chioroplastes, les mitochondries etc... First of all, they present numerous analogies with certain cellular structures, especially the nudéotides, phosphorylated or not, which are found in energy systems or intrecellular transporters such as chioroplasts, mitochondria, etc.

Cette analogie avec de nombreux éléments cellulaires permet d'assurer de façon nouvelle et originale des échanges moléculaires entre la paoi du vecteur et celles des cellules environnantes. This analogy with many cellular elements makes it possible to ensure new and original molecular exchanges between the paoi of the vector and those of the surrounding cells.

Les propriétés amphiphiles des molécules de la paroi du vecteur lui permettent d'autre part d'assurer le transport d'éléments ou principes actifs aussi bien dans l'espace vide de la capsule ainsi formée que dans la paroi même de celle-ci. The amphiphilic properties of the molecules of the wall of the vector allow it, on the other hand, to ensure the transport of elements or active principles both in the empty space of the capsule thus formed and in the very wall thereof.

La juxtaposition de molécules à chaîne carbonée aIcyl, cydique ou insaturée (alcènes) dote la paroi ainsi constituée d'une étanchéité importante vis8-vis des molécules hydrosolubles, lui permet de s'associer à des molécules hydrophobes et ainsi de maintenir en dispersion aqueuse des molécules insolubles dans l'eau. The juxtaposition of carbonyl, alkyd or unsaturated carbon-based molecules (alkenes) endows the wall thus formed with a significant impermeability with respect to the water-soluble molecules, enables it to associate with hydrophobic molecules and thus to maintain in aqueous dispersion molecules insoluble in water.

L'ensemble est relativement peu soluble dans l'eau et agit comme tensio-actif. The whole is relatively sparingly soluble in water and acts as a surfactant.

C'est un excipient par rapport aux substances ou principes actifs susceptibles d'être solubilisés dans la paroi ou encapsulés dans la vacuité intracapsulaire. It is an excipient with respect to substances or active substances that can be solubilized in the wall or encapsulated in the intracapsular void.

Le volume d'hydratatIon, c'est-à-dire le volume d'eau mobilisé autour de la paroi, est très important et constitue un revêtement dune épaisseur égale à environ 3 fois l'épaisseur de la paroi, par exemple de l'ordre de100 nanomètres. Ce fait est mis en évidence par la différence de taille du vecteur observé en microoscopie électronique et en spectrophotométrle de corrélation de photons. The volume of hydration, that is to say the volume of water mobilized around the wall, is very important and constitutes a coating with a thickness equal to about 3 times the thickness of the wall, for example of order of 100 nanometers. This fact is evidenced by the difference in size of the vector observed in electron microscopy and photon correlation spectrophotometry.

Les vecteurs de structure capsulaire selon l'invention peuvent être obtenus soit par apport direct des matériaux nécessaires à la constitution de leur paroi, soit par synthèse directe de ces éléments dans le milieu réactionnel. The capsular structure vectors according to the invention can be obtained either by direct supply of the materials necessary for the constitution of their wall, or by direct synthesis of these elements in the reaction medium.

L'ensemble excipient + principe actif hydrosoluble ou lipophile est mélangé de manière à former des structures micellaires. The excipient + water-soluble or lipophilic active ingredient is mixed to form micellar structures.

Au cours d'une agitation rapide, faisant apparaître des structures de cavitation cet ensemble se transforme en un vecteur dont la paroi, selon l'invention, est structurée par la juxtaposition en vis-ivis de deux unités constituées par 'estérification mixte d'un oxacide minéral au moins bivalent avec d'une part un alcool et d'autre par un sucre ou un acide aminé (td que Ibydroxyproline). On a le schéma suivant::
Alcool - oxacide - ose ou Adde aminé - ose - oxacide - alcools
Les modes classiques d'obtention des liposomes peuvent être utilisées pour l'obtention des vecteurs selon invention
Rappelons très briévement que la plupart de celles-ci operent par etapes. la première consistant à former une pseudo-membranecellulaire et à transformer cette membrane en une vésicule stable.During a rapid stirring, revealing cavitation structures this set is transformed into a vector whose wall, according to the invention, is structured by the juxtaposition vis-ivis two units consisting of 'mixed esterification a at least a divalent inorganic acid with an alcohol on the one hand and a sugar or an amino acid on the other (as well as hydroxyproline). We have the following diagram ::
Alcohol - oxyacid - ose or Adde amine - ose - oxacid - alcohols
Conventional modes of obtaining liposomes can be used to obtain the vectors according to the invention
Let's remember very briefly that most of these operate in stages. the former consisting in forming a pseudo-cellular membrane and transforming this membrane into a stable vesicle.

La deuxième étape consiste a trier ou sélectionner les vésicules obtenus dans la premiere étape par différents moyens physiques tels que passage dans une presse de FRENCH. un filtre une sonication. The second step is to sort or select the vesicles obtained in the first step by various physical means such as passing through a FRENCH press. a filter a sonication.

La troisième et dernière étape consiste à éliminer les matières premières non utilisées dans le processus d'encapsuiation ainsi que le ou les milieux de solubilisation ou suspension. par exemple par centrifugation ou chromatographie. The third and final step is to remove raw materials not used in the encapsulation process and the solubilization medium or suspension. for example by centrifugation or chromatography.

Il importe de noter que ifes vecteurs de structure capsulaire selon l'invention peuvent être obtenus par simpie agitation rapide des composants. sans intervention de soivant oraanique. It is important to note that the capsular structure vectors according to the invention can be obtained by simple rapid stirring of the components. without intervention of oral oranic.

Exemple de composition utilisée pour réaliser la paroi d'un vecteur de structure capsulaire selon l'invention
Cholestérol 0,55 % t.42 mM
2mM Phytol 0.5 % 1.6 mM
Ac. phytique 0,45 % 0,68 mM = 4,08 mM éq. H3P04 Mannitoi 8,57 % 47,00 mM
On neutralise par de la soude après réaction de 3 heures à 50,C. Example of Composition Used to Make the Wall of a Capsular Structure Vector According to the Invention
Cholesterol 0.55% t.42 mM
2mM Phytol 0.5% 1.6mM
Ac. phytic 0.45% 0.68 mM = 4.08 mM eq. H3P04 Mannitoi 8.57% 47.00 mM
It is neutralized with sodium hydroxide after reaction for 3 hours at 50.degree.

L'addition éventuelle de lécithine au vecteur, dans le but de solubiliser les principes actifs huileux hydrophobes, se fait dans les conditions suivantes
Lécithine 0,714 7b 0.84 mM il mM de lipide à vectoriser.The possible addition of lecithin to the vector, in order to solubilize the oily hydrophobic active ingredients, is done under the following conditions
Lecithin 0.714 7b 0.84 mM il mM lipid to vectorize.

Les vecteurs de structure capsulaire selon l'invention trouvent de nombreuses applications comme excipients de substances et principes actifs dans les domaines cosmetofogiques. pharmacologicues, phytosanitaires et autres. The capsular structure vectors according to the invention find many applications as excipients for substances and active principles in the cosmetofogic fields. pharmacological, phytosanitary and other.

II est bien évident, d'autre part, que sans sortir du cade de la presente invention. ces vecteurs peuvent présenter des structures uni- ou plurilamellaires. It is quite obvious, on the other hand, that without going beyond the scope of the present invention. these vectors may have uni- or plurilamellar structures.

Claims

1 - Capsular structure vectors characterized in that they comprise a thick wall. structured, constituted by the juxtaposition. in opposite, two units obtained by the mixed esterification of an at least divalent inorganic oxacide with on the one hand a hydrophobic alcohol and on the other hand a sugar or an amino acid.

2 - Vectors according to claim 1 characterized in that the hydrophobic alcohols are chosen from saturated aliphatic alcohols. unsaturated alcohols, and cyclic alcohols such as cholesterol and sitosterol, many of which can be combined on the same acid function.

Vectors according to Claim 1 and Claim 2, characterized in that the saturated aliphatic alcohols are chosen from C4 to C18 alcohols.

4. Vectors according to claim t and claim 2, characterized in that the unsaturated alcohols are selected from alcohols C5 to C2.

5 - Vectors according to claim f. characterized in that the inorganic oxacids are selected from sulphuric, boric or phosphoric acids or their derivatives

u - Vectors according to claim 5, characterized in that the oxacid is pyrophosphonic acid.

7- Vectors according to claim 1 characterized in that the sugar is chosen from polyhydroxylated and water-soluble oses.

8 - Vectors according to one of claims 1 to 6 characterized in that one directly uses a sweet ester of the mineral oxic acid

9 - Vectors according to claim a, characterized in that the sugar ester is phytic acid.

10- Vectors according to claim 1, characterized in that the amino acid is hydroxyproline.

II - Vectors according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the thickness of the wall is between 30 and 70 nanometers.

12- Vectors according to anyone who claims 1 has it. characterized in that the volume of water mobilized around the wall constitutes a coating of the order of 3 times the thickness of said wall.

13 - Applications of the vectors according to any one of Claims 1 to 12 to the transport of active elements introduced inside the capsular space 14 - Application of vectors according to any one of Claims 1 to 12 to the transport of active elements introduced into the very wall of the vector.