FR2785292A1 - CAPSULES WITH POROUS MINERAL SHELL IN WHICH ARE IMMOBILIZED IN A LIQUID BIOLOGICAL MEDIUM, ONE OR MORE BIOLOGICAL MATERIALS, THEIR PREPARATION PROCESS AND USES - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet de nouvelles capsules à écorce minérale poreuse au sein desquelles sont immobi ! isées, dans un milieu liquide, une ou plusieurs matières actives biologiques. The present invention relates to new capsules with porous mineral bark in which are immobed! one or more biological active materials in a liquid medium.
D'une manière générale, les techniques d'immobilisation de matières actives visent à limiter et plus préférentiellement à faire obstacle à leur migration libre dans un milieu environnant. In general, the techniques for immobilizing active materials aim to limit and more preferably to prevent their free migration into a surrounding medium.
II existe deux méthodes générâtes d'immobilisation :
La première méthode consiste à lier la matière active à immobiliser à une surface de type support soit par adsorption (interactions de type ionique, liaisons Van der Waals), soit par liaison covalente ou via un composé intermédiaire.There are two general methods of immobilization:
The first method consists in binding the active material to be immobilized to a support type surface either by adsorption (ionic interactions, Van der Waals bonds), or by covalent bond or via an intermediate compound.
La seconde méthode vise en revanche à retenir physiquement la matière active à l'intérieur d'une matrice solide ou poreuse telle qu'un gel stabilisé. The second method, on the other hand, aims to physically retain the active material inside a solid or porous matrix such as a stabilized gel.
Cette seconde approche est largement utilisée pour l'immobilisation de matières actives biologiques de type cellules ou enzymes par exemple. On procède le plus couramment à une encapsulation physique des matières actives biologiques considérées à l'intérieur d'une matrice polymérique. This second approach is widely used for the immobilization of biological active materials such as cells or enzymes for example. Most commonly, a physical encapsulation of the biological active materials considered is carried out inside a polymer matrix.
Le matériau d'encapsulation doit en fait répondre à plusieurs exigences :
-11 doit contribuer à assurer la stabilité de la structure et l'activité de la matière active immobilisée ;
-11 doit posséder une porosité suffisante pour contrôler la diffusion de la matière active immobilisée et le cas échéant ses échanges avec le milieu environnant et
-11 doit permettre le cas échéant une réutilisation aisée de la matière active immobilisée.The encapsulation material must in fact meet several requirements:
-11 must contribute to ensuring the stability of the structure and the activity of the immobilized active material;
-11 must have sufficient porosity to control the diffusion of the immobilized active material and, where appropriate, its exchanges with the surrounding medium and
-11 must allow, where appropriate, easy reuse of the immobilized active material.
Les matériaux les plus fréquemment mis en oeuvre pour procéder à ce type d'immobilisation sont les gels hydrocolloides. A titre illustratif de ces gels, on peut notamment citer les gels naturels tels que les alginates et les carraghénanes. Toutefois d'autres réseaux polymériques de nature synthétique ont également été développés comme celui à base de polyacrylamide. The materials most frequently used to carry out this type of immobilization are hydrocolloid gels. By way of illustration of these gels, mention may in particular be made of natural gels such as alginates and carrageenans. However, other polymeric networks of a synthetic nature have also been developed, such as that based on polyacrylamide.
Ce type d'encapsulation est généralement obtenu par addition de la matière active à immobiliser sous la forme d'une suspension dans une solution aqueuse d'un précurseur du matériau d'encapsulation. La solution de précurseur y est ensuite transformée en gouttelettes généralement par dispersion. Enfin, ces gouttelettes sont stabilisées sous forme de billes dans lesquelles la matière active est piégée, soit par polymérisation ou tout autre type de réticulation. This type of encapsulation is generally obtained by adding the active material to be immobilized in the form of a suspension in an aqueous solution of a precursor of the encapsulation material. The precursor solution is then transformed there into droplets generally by dispersion. Finally, these droplets are stabilized in the form of beads in which the active material is trapped, either by polymerization or any other type of crosslinking.
II a également été proposé d'encapsuler des enzymes dans une structure poreuse de nature minérale. La technique d'encapsulation retenue est alors apparentée à la technique sol-gel. Selon ce mode d'encapsulation, on initie I'hydrolyse et la polycondensation d'un alcoxyde métallique dans t'eau ou en milieu hydroalcoolique, on y disperse l'enzyme et la composition résultante est ensuite gélifiée puis séchée. It has also been proposed to encapsulate enzymes in a porous structure of a mineral nature. The encapsulation technique chosen is then related to the sol-gel technique. According to this mode of encapsulation, the hydrolysis and polycondensation of a metal alkoxide are initiated in water or in a hydroalcoholic medium, the enzyme is dispersed there and the resulting composition is then gelled and then dried.
Comparativement à des matrices organiques 6 base d'un gel naturel de type alginate ou carraghénane, ces matrices inorganiques sont particulièrement avantageuses. Leur résistance mécanique est considérablement accrue. Elles présentent généralement un caractère hydrophile ainsi qu'une meilleure stabilité aux solvants et aux pH. Qui plus est, elles sont stables en milieu salin concentré contrairement aux matrices organiques à base d'alginate par exemple. Compared to organic matrices 6 based on a natural gel of alginate or carrageenan type, these inorganic matrices are particularly advantageous. Their mechanical resistance is considerably increased. They generally have a hydrophilic character as well as better stability to solvents and to pH. What is more, they are stable in concentrated saline medium unlike organic matrices based on alginate for example.
Toutefois, tout comme les systèmes d'encapsulation matriciels organiques, ces matrices inorganiques sont inadaptées au conditionnement de matières actives biologiques nécessitant d'tre conservées dans un milieu liquide. Par ailleurs, la faible porosité de ces systèmes, en raison de leur caractère matriciel, constitue un obstacle à la croissance de matières actives biologiques et au maintien de leur activité. However, just like organic matrix encapsulation systems, these inorganic matrices are unsuitable for the packaging of biological active materials that need to be stored in a liquid medium. Furthermore, the low porosity of these systems, due to their matrix nature, constitutes an obstacle to the growth of biological active materials and to the maintenance of their activity.
La présente invention a précisément pour objet de proposer un nouveau mode d'encapsulation, particulièrement avantageux dans la mesure où il permet justement de conserver des matières actives biologiques dans un environnement liquide propice à la conservation de leur structure et activité et le cas échéant leur développement interne tout en les protégeant efficacement contre toute dégradation susceptible de leur tre occasionnée par le milieu environnant. The object of the present invention is precisely to propose a new encapsulation mode, which is particularly advantageous insofar as it precisely allows biological active materials to be preserved in a liquid environment conducive to the conservation of their structure and activity and, where appropriate, their development. internal while effectively protecting them against any degradation likely to be caused to them by the surrounding environment.
La présente invention a donc pour premier objet une capsule minérale constituée d'une écorce minérale et d'un noyau liquide dans lequel est immobilisée au moins une matière active biologique. The present invention therefore has for first object a mineral capsule consisting of a mineral shell and a liquid core in which is immobilized at least one biological active material.
Au sens de la présente invention on entend couvrir sous la dénomination matière active biologique toute molécule, cellule ou organisme possédant un intért industriel en raison de son activité biologique. For the purposes of the present invention, it is intended to cover, under the name biological active material, any molecule, cell or organism having an industrial interest due to its biological activity.
A titre illustratif de ces matières actives biologiques, on peut notamment citer les organismes cellulaires comme les microorganismes de type bactéries, levures, champignons et algues, les cellules d'origine animale ou végétale, les enzymes ou protéines de type anticorps par exemple. By way of illustration of these biological active materials, mention may in particular be made of cellular organisms such as microorganisms of the bacteria, yeast, fungus and algae type, cells of animal or vegetable origin, enzymes or proteins of the antibody type for example.
II s'agit plus préférentiellement de cellules ou organismes vivants. It is more preferably cells or living organisms.
Comme exemples de molécules biologiquement actives, on peut plus particulièrement mentionner les enzymes telles les hydrolases, nucléases, oxydases, protéases, isomérases et analogues. As examples of biologically active molecules, mention may more particularly be made of enzymes such as hydrolases, nucleases, oxidases, proteases, isomerases and the like.
II peut en particulier s'agir d'oxydoréductases telles les alcools deshydrogénases, les oxygénases et les glucose deshydrogénases, de transférases comme la D-glutamyl transférase, de lyases comme les fumarase et aspartase, d'hydrolases comme les lipases, nitrilehydratases, lactases et acylases ainsi que d'isomérases. II peut égaiement s'agir de protéines ou de complexes protéiques de type cytochrome C, hémoglobine, myoglobine, transferrine ou superoxyde dismutase ou d'anticorps. It may in particular be oxidoreductases such as alcohol dehydrogenases, oxygenases and glucose dehydrogenases, transferases such as D-glutamyl transferase, lyases such as fumarase and aspartase, hydrolases such as lipases, nitrilehydratases, lactases and acylases as well as isomerases. It can also be proteins or protein complexes of the cytochrome C, hemoglobin, myoglobin, transferrin or superoxide dismutase type or of antibodies.
Comme exemple de bactéries, on peut plus particulièrement citer les bactéries lactiques et les bactéries de l'environnement. As an example of bacteria, mention may more particularly be made of lactic acid bacteria and environmental bacteria.
Par opposition aux systèmes d'encapsulation classiques évoqués ci-dessus, la matière active biologique est dans le cas de la présente invention non pas adsorbée sous une forme dispersée au sein d'une matrice mais concentrée dans un milieu liquide qui est isolé du milieu environnant par une écorce minérale. In contrast to the conventional encapsulation systems mentioned above, the biological active material is in the case of the present invention not adsorbed in a form dispersed within a matrix but concentrated in a liquid medium which is isolated from the surrounding medium with mineral bark.
Au sens de la présente invention, on entend par milieu liquide, un milieu apte à assurer la conservation de t'activité et la structure et/ou la survie et le cas échéant le développement interne d'une matière active biologique, ce milieu étant sous une forme fluide de type liquide. A ce titre, il diffère des milieux de type alginate ou carraghénane qui s'apparentent eux à des milieux sous forme gel. For the purposes of the present invention, the term “liquid medium” means a medium capable of ensuring the conservation of the activity and the structure and / or the survival and, where appropriate, the internal development of a biological active material, this medium being under a fluid form of the liquid type. As such, it differs from alginate or carrageenan type media which are similar to media in gel form.
II peut notamment s'agir du milieu biologique naturel de la matière active biologique immobilisée. Généralement ce milieu biologique liquide est ou dérive d'un milieu aqueux. It can in particular be the natural biological medium of the immobilized biological active material. Generally this liquid biological medium is or is derived from an aqueous medium.
Bien entendu, ce milieu liquide peut tre tamponné et/ou supptémenté en oligo-éléments, sucres, sels et tout autre agent nutritif susceptible d'tre nécessaire à la conservation de l'activité et la structure et/ou la survie et le cas échéant au développement interne de la matière active biologique immobilisée. Of course, this liquid medium can be buffered and / or supplemented with trace elements, sugars, salts and any other nutritive agent capable of being necessary for the conservation of the activity and the structure and / or the survival and if necessary internal development of the immobilized biological active material.
Ces matières actives, selon leur caractère hydrosoluble, sont soit solubilisées ou dispersées dans le milieu liquide. These active materials, depending on their water-soluble nature, are either dissolved or dispersed in the liquid medium.
L'écorce minérale obtenue selon le procédé de l'invention a pour double avantage de protéger efficacement le milieu liquide et la ou les matière (s) active (s) qu'il contient, et le cas échéant de permettre ses échanges avec le milieu environnant des capsules. Ceci est notamment réalisé en ajustant le degré de porosité des capsules minérales obtenues selon l'invention. The mineral bark obtained according to the method of the invention has the double advantage of effectively protecting the liquid medium and the active material (s) it contains, and if necessary allowing it to be exchanged with the medium. surrounding capsules. This is in particular achieved by adjusting the degree of porosity of the mineral capsules obtained according to the invention.
Selon une première variante de l'invention, les capsules minérales obtenues peuvent tre non poreuses. Cette spécificité est plus particulièrement avantageuse lorsque l'on souhaite essentiellement assurer une protection efficace du milieu liquide, incorporant au moins une matière active biologique, vis à vis de son milieu environnant. Par opposition aux microcapsules obtenues par polycondensation interfaciale et qui sont constituées d'une écorce organique, les capsules obtenues selon l'invention sont beaucoup plus résistantes mécaniquement, thermiquement et chimiquement en raison du caractère minéral de leur écorce. Dans ce cas particulier, le milieu aqueux et le cas échéant la matière active qu'il contient sont libérés généralement par fractionnement de la capsule ou encore par dégradation induite de celle-ci. According to a first variant of the invention, the mineral capsules obtained can be non-porous. This specificity is more particularly advantageous when it is essentially desired to ensure effective protection of the liquid medium, incorporating at least one biological active material, with respect to its surrounding medium. In contrast to the microcapsules obtained by interfacial polycondensation and which consist of an organic shell, the capsules obtained according to the invention are much more resistant mechanically, thermally and chemically due to the mineral character of their shell. In this particular case, the aqueous medium and, where appropriate, the active material which it contains are generally released by fractionation of the capsule or by induced degradation of the latter.
Selon une seconde variante de l'invention, les capsules obtenues peuvent tre poreuses et cette porosité est contrôlable. Ceci présente un intért significatif lorsque l'on souhaite, outre protéger le milieu liquide et la matière active qu'il contient, permettre ses échanges avec le milieu environnant desdites capsules. According to a second variant of the invention, the capsules obtained can be porous and this porosity is controllable. This is of significant interest when it is desired, in addition to protecting the liquid medium and the active material which it contains, to allow its exchanges with the surrounding medium of said capsules.
En fait, cet ajustement de la porosité de mme que celui de la taille des capsules sont accomplis à travers principalement le choix du matériau minéral constituant. J'écorce minérale ou plus précisément le choix du précurseur de ce matériau. Cet aspect de l'invention est discuté de manière plus détaillée ci-après. In fact, this adjustment of the porosity as well as that of the size of the capsules is accomplished through mainly the choice of the constituent mineral material. I bark mineral or more precisely the choice of the precursor of this material. This aspect of the invention is discussed in more detail below.
La présente invention est donc particulièrement avantageuse dans la mesure où elle propose un mode de conditionnement fiable, compatible avec le développement interne des matières actives immobilisées et modulable en fonction de la nature et la quantité de matière (s) active (s) immobilisee (s). The present invention is therefore particularly advantageous insofar as it provides a reliable packaging method, compatible with the internal development of the immobilized active ingredients and adjustable according to the nature and the amount of immobilized active ingredient (s). ).
La préservation au sein de la capsule d'un milieu liquide qui peut tre le milieu biologique naturel de la matière active immobilisée est une garantie d'un fonctionnement prolongé de ladite matière active, fonctionnement qui peut par exemple se traduire par une production de métabolites ou tre enzymatique. The preservation within the capsule of a liquid medium which can be the natural biological medium of the immobilized active material is a guarantee of prolonged functioning of said active material, functioning which can for example result in the production of metabolites or be enzymatic.
La nature minérale de l'écorce des capsules revendiquées constitue une barrière de protection efficace à la matière active biologique vis-àvis du milieu environnant tout en autorisant le cas échéant ses échanges avec celui-ci. The mineral nature of the bark of the claimed capsules constitutes an effective protective barrier to the biological active material vis-à-vis the surrounding environment while allowing, where appropriate, its exchanges with it.
La taille des capsules étant maîtrisable, elle peut tre ajustée en fonction des contraintes liées à la dimension des matières actives à encapsuler ou encore au nombre de ces matières actives biologiques. The size of the capsules being controllable, it can be adjusted as a function of the constraints linked to the size of the active ingredients to be encapsulated or also to the number of these biological active ingredients.
Enfin, cette capsule est préparée dans le cadre de la présente invention dans des conditions opératoires suffisamment douces pour ne pas affecter l'intégrité desdites matières actives. La matière active à immobiliser n'est en effet pas exposée lors de son conditionnement à des valeurs de température et le cas échéant de pH susceptibles de lui porter préjudice. Finally, this capsule is prepared in the context of the present invention under operating conditions which are sufficiently gentle to not affect the integrity of said active materials. The active ingredient to be immobilized is in fact not exposed during its conditioning to temperature and, where appropriate, pH values likely to harm it.
En ce qui concerne la composition de t'écorce minérale. elle est constituée d'au moins un oxyde et/ou hydroxyde d'aluminium, de silicium, de zirconium et/ou d'un métal de transition. Regarding the composition of the mineral bark. it consists of at least one oxide and / or hydroxide of aluminum, silicon, zirconium and / or a transition metal.
Par métal de transition on entend plus particulièrement les métaux de la quatrième période allant du scandium au zinc dans la mesure où ceux-ci sont bien entendu compatibles en terme d'innocuité avec l'application visée. II s'agit plus particulièrement d'un oxyde ou hydroxyde de titane, manganèse, fer, cobalt, nickel ou de cuivre. By transition metal is meant more particularly the metals of the fourth period ranging from scandium to zinc insofar as these are of course compatible in terms of safety with the intended application. It is more particularly an oxide or hydroxide of titanium, manganese, iron, cobalt, nickel or copper.
Bien entendu, cette écorce minérale peut comprendre des oxydes et/ou hydroxydes de natures différentes. Of course, this mineral shell can comprise oxides and / or hydroxides of different natures.
Conviennent plus particulièrement à la présente invention les oxydes et/ou hydroxydes de silicium, aluminium, titane et de zirconium. Particularly suitable for the present invention are the oxides and / or hydroxides of silicon, aluminum, titanium and zirconium.
Selon un mode préférentiel de l'invention, les capsules comprennent une écorce minérale à base d'au moins un oxyde de silicium. According to a preferred embodiment of the invention, the capsules comprise a mineral shell based on at least one silicon oxide.
De manière générale, la taille des capsules selon l'invention peut tre comprise entre 1 et plusieurs dizaines de micromètres. La taille des particules du matériau minéral constituant t'écorce de ces capsules peut varier pour sa part entre 1 et 200 nm. In general, the size of the capsules according to the invention can be between 1 and several tens of micrometers. The particle size of the mineral material constituting the bark of these capsules can vary for its part between 1 and 200 nm.
En ce qui concerne plus particulièrement l'épaisseur de l'écorce minérale, elle peut varier entre 1 et 200 nm. As regards more particularly the thickness of the mineral shell, it can vary between 1 and 200 nm.
On peut également caractériser ces capsules par la quantité de milieu liquide que t'écorce minérale retient en introduisant le paramètre rétention de la capsule. Celui-ci correspond au rapport de la masse du milieu liquide contenue dans la capsule et celle de t'écorce minérale. These capsules can also be characterized by the amount of liquid medium that the mineral shell retains by introducing the retention parameter of the capsule. This corresponds to the ratio of the mass of the liquid medium contained in the capsule to that of the mineral bark.
Lorsque t'écorce est trop poreuse, la rétention de la capsule est faible. On peut dont faire varier la rétention des capsules en fixant la taille des particules du matériau constituant l'écorce minérale ainsi que l'épaisseur de cette dernière. When the bark is too porous, the retention of the capsule is low. One can thus vary the retention of the capsules by fixing the size of the particles of the material constituting the mineral shell as well as the thickness of the latter.
La présente invention a également pour objet un procédé utile pour préparer des capsules minorâtes conformes à la présente invention ledit procédé comprenant
1) la mise en émulsion d'un milieu liquide contenant au moins une matière active biologique au sein d'une seconde phase non miscible avec ledit milieu liquide de manière à ly disperser sous forme de gouttelettes,
2) la mise au contact, au sein de l'émulsion inverse ainsi obtenue, d'au moins un composé hydrolysable et polycondensable de zirconium, silicium, aluminium et/ou un métal de transition dans des conditions de température et de pH propices à la formation d'un précipité constitué de l'oxyde ou l'hydroxyde correspondant et
3) la récupération des capsules minérales ainsi formées et le cas échéant leur purification, ledit procédé étant caractérisé en ce que la formation du précipité minéral dans la seconde étape est conduite en présence d'un système tensioactif amphiphile, présent au niveau de l'émulsion et capable de concentrer le dépôt des particules minérales dudit précipité formé à l'interface des gouttelettes et de la seconde phase et de bloquer efficacement leur diffusion au sein desdites gouttelettes.A subject of the present invention is also a process useful for preparing minor capsules in accordance with the present invention, said process comprising
1) the emulsification of a liquid medium containing at least one biological active material within a second phase immiscible with said liquid medium so as to disperse it in the form of droplets,
2) bringing into contact, within the inverse emulsion thus obtained, at least one hydrolyzable and polycondensable compound of zirconium, silicon, aluminum and / or a transition metal under conditions of temperature and pH suitable for formation of a precipitate consisting of the corresponding oxide or hydroxide and
3) the recovery of the mineral capsules thus formed and if necessary their purification, said process being characterized in that the formation of the mineral precipitate in the second step is carried out in the presence of an amphiphilic surfactant system, present at the level of the emulsion and capable of concentrating the deposit of mineral particles of said precipitate formed at the interface of the droplets and of the second phase and of effectively blocking their diffusion within said droplets.
Le système tensioactif amphiphile proposé selon l'invention a pour avantage de bloquer le phénomène de diffusion naturel des particules minérales vers le centre des gouttelettes. The amphiphilic surfactant system proposed according to the invention has the advantage of blocking the phenomenon of natural diffusion of mineral particles towards the center of the droplets.
Au sens de l'invention, on entend désigner par système tensioactif amphiphile soit un composé unique au niveau duquel coexistent deux régions dotées de solubilités très différentes et suffisamment éloignées l'une de l'autre pour se comporter de manière indépendante, soit une association d'au moins deux composés possédant des solubilités très différentes tels un premier composé à caractère hydrophile et un second composé à caractère hydrophobe. Généralement ces deux régions ou composés comprennent respectivement au moins un groupement hydrophile et une ou plusieurs longues chaînes à caractère hydrophobe. For the purposes of the invention, the term “amphiphilic surfactant system” is intended to denote either a single compound at the level of which two regions coexist with very different solubilities and sufficiently distant from each other to behave independently, or an association of '' at least two compounds having very different solubilities such as a first compound with hydrophilic character and a second compound with hydrophobic character. Generally these two regions or compounds respectively comprise at least one hydrophilic group and one or more long chains of hydrophobic nature.
En conséquence, le système tensioactif mis en oeuvre selon l'invention peut tre représenté par un composé unique et qui sera alors introduit préalablement à la réalisation de la seconde étape c'est-à-dire l'étape d'hydrolyse et de polycondensation ou encore résulté d'une interaction in situ d'au moins deux composés comme par exemple un tensioactif organosoluble initialement présent dans la seconde phase généralement organosoluble et un composé hydrosoluble présent dans le milieu liquide génératement aqueux. On peut également envisager un couplage ou une complexation entre un premier agent organosoluble et un second agent organosoluble à caractère ionique comme un ammonium quaternaire. Les deux composés se rencontrent à l'interface des gouttelettes formées lors de la mise en émulsion. De part leur interaction, ils contribuent d'une part à stabiliser le système en diminuant la tension interfaciale à l'interface des gouttelettes et agissent vraisemblablement comme une barrière stérique ou électrostatique. Consequently, the surfactant system used according to the invention can be represented by a single compound and which will then be introduced before carrying out the second stage, that is to say the hydrolysis and polycondensation stage, or further resulting from an in situ interaction of at least two compounds such as for example an organosoluble surfactant initially present in the second generally organosoluble phase and a water-soluble compound present in the generally aqueous liquid medium. One can also envisage a coupling or a complexation between a first organosoluble agent and a second organosoluble agent of ionic nature such as a quaternary ammonium. The two compounds meet at the interface of the droplets formed during the emulsification. Due to their interaction, they help to stabilize the system by decreasing the interfacial tension at the interface of the droplets and probably act as a steric or electrostatic barrier.
Dans le procédé revendiqué, est plus particulièrement préféré le mode de réalisation mettant en oeuvre au moins deux composés distincts capables d'interagir pour conduire à un système tensioactif apte à s'opposer efficacement à la diffusion des particules minérales dans les gouttelettes aqueuses et à stabiliser ladite émulsion. In the claimed process, the embodiment using at least two distinct compounds is more particularly preferred capable of interacting to lead to a surfactant system capable of effectively opposing the diffusion of mineral particles in the aqueous droplets and of stabilizing said emulsion.
Le système tensioactif proposé selon l'invention comprend de préférence au moins un tensioactif doté d'une valeur HLB inférieure à 7. The surfactant system proposed according to the invention preferably comprises at least one surfactant with an HLB value of less than 7.
Le terme HLB désigne le rapport de I'hydrophilie des groupements polaires de la molécule de tensioactif sur I'hydrophobie de la partie lipophile de cette mme molécule. The term HLB designates the ratio of the hydrophilicity of the polar groups of the surfactant molecule to the hydrophobicity of the lipophilic part of this same molecule.
Dans ce cas particulier, les deux composés sont de préférence respectivement présents dans le milieu liquide, généralement aqueux et la seconde phase génératement organosoluble et interagissent l'un vis à vis de l'autre lors de la mise en émulsion du milieu liquide dans ladite seconde phase. In this particular case, the two compounds are preferably respectively present in the liquid medium, generally aqueous and the second phase generally organosoluble and interact with each other during the emulsification of the liquid medium in said second phase.
Cette option a pour avantage de conférer à l'émulsion correspondante une stabilité satisfaisante dès sa formation. Qui plus est, il s'avère possible, si nécessaire, en sélectionnant de manière appropriée les agents constituant le système tensioactif amphiphile, d'ajuster le pH à une valeur compatible avec la matière active. This option has the advantage of giving the corresponding emulsion satisfactory stability as soon as it is formed. Furthermore, it is possible, if necessary, by appropriately selecting the agents constituting the amphiphilic surfactant system, to adjust the pH to a value compatible with the active material.
En ce qui concerne la mise en emulsion, elle peut tre réalisée en appliquant une énergie mécanique d'agitation intense aux deux phases initiales, et/ou une sonication. La taille des gouttelettes obtenues à l'issue de t'étape de mise en émulsion peut tre comprise entre environ 0,1 et une dizaine de um. As regards the emulsification, it can be carried out by applying a mechanical energy of intense agitation to the two initial phases, and / or a sonication. The size of the droplets obtained at the end of the emulsification step can be between approximately 0.1 and ten μm.
Le compose présent au niveau du milieu liquide, généralement aqueux possède de préférence une action viscosifiante. The compound present in the liquid, generally aqueous medium preferably has a viscosifying action.
Plus particulièrement, ce composé peut tre un composé choisi parmi les sucres et leurs dérivés. Conviennent à ce titre les oses (ou monosaccharides), les osides et les polyholosides fortement dépolymérisés. On entend des composés dont la masse molaire en poids est plus particulièrement inférieure à 20 000 g/mole. More particularly, this compound can be a compound chosen from sugars and their derivatives. As such, the oses (or monosaccharides), the osides and the highly depolymerized polyholosides are suitable. Compounds are understood to have a molar mass by weight which is more particularly less than 20,000 g / mole.
Parmi les oses on peut mentionner les aldoses tels que le glucose, mannose, galactose et les cétoses tels que le fructose. Among the dares, there may be mentioned aldoses such as glucose, mannose, galactose and ketoses such as fructose.
Les osides sont des composés qui résultent de la condensation, avec élimination d'eau, de molécules d'oses avec des molécules non glucidiques. Parmi les osides, on préfère les holosides qui sont formés par la réunion de motifs exclusivement glucidiques et plus particulièrement les oligoholosides (ou oligosaccharides) qui ne comportent qu'un nombre restreint de ces motifs, c'est-à-dire un nombre en générât inférieur ou égal à 10. A titre d'exemples d'oligoholosides on peut mentionner le saccharose, le lactose, la cellobiose, le maltose. Osides are compounds which result from the condensation, with elimination of water, of ose molecules with non-carbohydrate molecules. Among the osides, the holosides which are formed by the combination of exclusively carbohydrate units are preferred, and more particularly the oligoholosides (or oligosaccharides) which contain only a limited number of these units, that is to say a general number. less than or equal to 10. As examples of oligoholosides, mention may be made of sucrose, lactose, cellobiose, maltose.
Les polyholosides (ou polysaccharides) fortement dépolymérisés convenables sont décrits par exemple dans l'ouvrage de P. ARNAUD intitulé "Cours de chimie organique", GUTHIER-VILLARS éditeurs, 1987. Plus particulièrement, on met en oeuvre des polyholosides dont la masse moléculaire en poids est plus particulièrement inférieure à 20 000 g/mole. The highly depolymerized polyholosides (or polysaccharides) suitable are described for example in the work of P. ARNAUD entitled "Course of organic chemistry", GUTHIER-VILLARS editors, 1987. More particularly, polyholosides are used whose molecular mass in weight is more particularly less than 20,000 g / mole.
A titre d'exemple non limitatif de polyholosides fortement dépolymérisés, on peut citer le dextran, I'amidon, la gomme xanthane et les galactomannanes tels que le guar ou la caroube. Ces polysaccharides présentent de préférence un poids de fusion supérieur à 100 C et une solubilité dans l'eau comprise entre 10 et 500 gA. By way of nonlimiting example of highly depolymerized polyholosides, mention may be made of dextran, starch, xanthan gum and galactomannans such as guar or locust bean. These polysaccharides preferably have a melting weight greater than 100 C and a solubility in water of between 10 and 500 gA.
Conviennent également a l'invention la gomme arabique, la gelatine et leurs dérives gras comme les sucroesters d'acides gras, les carbohydrates alcools de type sorbitol, mannitol, les carbohydrates éthers comme les méthyl-, éthyl-, carboxyméthyl-, hydroxyéthyl-et hydroxypropyléthers de cellulose et les glycérols, pentaérythrol, propylèneglycol, éthylène glycol, les diols non visqueux et/ou alcools polyvinyliques. Also suitable for the invention are gum arabic, gelatin and their fatty derivatives such as the fatty acid sucroesters, the carbohydrate alcohols of sorbitol, mannitol, ether carbohydrates such as methyl-, ethyl-, carboxymethyl-, hydroxyethyl- and hydroxypropyl ethers of cellulose and glycerols, pentaerythrol, propylene glycol, ethylene glycol, non-viscous diols and / or polyvinyl alcohols.
II s'agit de préférence d'un hydrocolloïde. A titre représentatif de ce type de composés on peut notamment citer les alginates, les polysaccharides de type gomme naturelle comme les carraghénanes, la xanthane et le guar et tout particulièrement les dérivés de cellulose. It is preferably a hydrocolloid. Mention may in particular be made, for example of this type of compound, of alginates, polysaccharides of the natural gum type such as carrageenans, xanthan and guar and very particularly cellulose derivatives.
De manière préférée, il s'agit d'un dérivé de cellulose et plus préférentiellement de I'hydroxyéthylcellulose. Preferably, it is a cellulose derivative and more preferably hydroxyethylcellulose.
Le ou les tensioactif (s) généralement organosoluble (s) présent (s) au niveau de la seconde phase peuvent tre choisi (s) parmi les alcools gras, les triglycérides, les acides gras, les esters de sorbitan, les amines grasses, ces composés étant ou non sous une forme polyalcoxylée, les lécithines liposolubles, les polyalkylènes dipolyhydroxystéarates, les sels d'ammonium quaternaires, les monogtycérides, les esters de polyglycérol, le polyricinoléate de polyglycérol et les esters lactiques. The generally organosoluble surfactant (s) present in the second phase can be chosen from fatty alcohols, triglycerides, fatty acids, sorbitan esters, fatty amines, these compounds being or not in a polyalkoxylated form, liposoluble lecithins, polyalkylene dipolyhydroxystearates, quaternary ammonium salts, monogtycerides, polyglycerol esters, polyglycerol polyricinoleate and lactic esters.
Les alcools gras comprennent généralement de 6 à 22 atomes de carbone. Les triglycérides peuvent tre des triglycérides d'origine végétale ou animale (tels que le saindoux, le suif, I'huile d'arachide, I'huile de beurre, I'huile de graine de coton, I'huile de lin, I'huile d'olive, I'huile de poisson, I'huile de coprah, I'huile de noix de coco). Fatty alcohols generally contain from 6 to 22 carbon atoms. The triglycerides can be triglycerides of plant or animal origin (such as lard, tallow, peanut oil, butter oil, cottonseed oil, linseed oil, olive oil, fish oil, coconut oil, coconut oil).
Les acides gras sont des esters d'acide gras (tels que par exemple I'acide oléique, I'acide stéarique). Fatty acids are fatty acid esters (such as for example oleic acid, stearic acid).
Les esters de sorbitan sont des esters du sorbitol cyclisés d'acide gras comprenant de 10 à 20 atomes de carbone comme I'acide aurique, I'acide stéarique ou I'acide oléique. Sorbitan esters are cyclized fatty acid sorbitol esters comprising from 10 to 20 carbon atoms such as auric acid, stearic acid or oleic acid.
Selon un mode préféré de l'invention, ce tensioactif est un ester de sorbitan tel que défini ci-dessus et plus préférentiellement le sesquioléate de sorbitan. According to a preferred embodiment of the invention, this surfactant is a sorbitan ester as defined above and more preferably sorbitan sesquioleate.
Comme il ressort de l'exposé précédent, le composé présent dans le milieu liquide généralement aqueux doit interagir avec le tensioactif présent dans la seconde phase généralement hydrophobe pour conduire à un système tensioactif capable de constituer une barrière de diffusion efficace à l'égard des particules du précipité minéral. En conséquence, leurs choix respectifs doivent tre effectués en tenant compte de cet impératif. As emerges from the preceding description, the compound present in the generally aqueous liquid medium must interact with the surfactant present in the second generally hydrophobic phase to lead to a surfactant system capable of constituting an effective diffusion barrier with respect to the particles. mineral precipitate. Consequently, their respective choices must be made taking this imperative into account.
Bien entendu la nature de la matière active à encapsuler de mme que la composition de t'écorce minérale des capsules préparées selon l'invention sont également des éléments déterminants dans le choix du système tensioactif et l'appréciation des quantités respectives des deux composés correspondants. Ces ajustements relèvent en fait des compétences de I'homme de fart. Of course, the nature of the active material to be encapsulated, as well as the composition of the mineral bark of the capsules prepared according to the invention are also determining factors in the choice of the surfactant system and the assessment of the respective amounts of the two corresponding compounds. These adjustments in fact fall within the competence of a person skilled in the art.
Dans le cas particulier où est privilégiée selon l'invention la mise en oeuvre d'un unique composé de type amphiphile conviennent tout particulièrement ceux répondant à la formule générale I :
dans laquelle :
? 2 représente un radical alkyle ou alcényle comprenant 7 à 22 atomes de carbone, Ri représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle comprenant 1 à 6 atomes de carbone, A représente un groupement (CO) ou (OCH2CH2), n vaut 0 ou 1, x vaut 2 ou 3, y vaut 0 à 4, Q représente un radical -R3-COOM avec R2 représentant un radical alkyle comprenant 1 à 6 atomes de carbone, M représente un atome d'hydrogène, un métal alcalin, un métal alcalino-terreux ou encore un groupement ammonium quaternaire dans lequel les radicaux liés à I'atome d'azote, identiques ou différents, sont choisis parmi l'hydrogène ou un radical alkyle ou hydroalkyle possédant 1 à 6 atomes de carbone, et B représente H ou Q.In the particular case where the use of a single amphiphilic type compound is preferred according to the invention, those corresponding to the general formula I are particularly suitable:
in which :
? 2 represents an alkyl or alkenyl radical comprising 7 to 22 carbon atoms, Ri represents a hydrogen atom or an alkyl radical comprising 1 to 6 carbon atoms, A represents a group (CO) or (OCH2CH2), n is 0 or 1, x is 2 or 3, y is 0 to 4, Q represents a radical -R3-COOM with R2 representing an alkyl radical comprising 1 to 6 carbon atoms, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, a metal alkaline earth or also a quaternary ammonium group in which the radicals linked to the nitrogen atom, identical or different, are chosen from hydrogen or an alkyl or hydroalkyl radical having 1 to 6 carbon atoms, and B represents H or Q.
De préférence, M représente un atome d'hydrogène, le sodium, le potassium et un groupement NH4. Preferably, M represents a hydrogen atom, sodium, potassium and an NH4 group.
Parmi ces tensioactifs correspondants à la formule 1, on met plus particulièrement en oeuvre les dérivés amphotères des alkyl polyamines comme I'amphionic XL@, le Mirataine H2C-HA commercialisés par Rhodia Chimie ainsi que I'Ampholac 7T/Xs commercialisés par Berol Nobel. Among these surfactants corresponding to formula 1, use is more particularly made of amphoteric derivatives of alkyl polyamines such as amphionic XL @, Mirataine H2C-HA marketed by Rhodia Chimie as well as Ampholac 7T / Xs marketed by Berol Nobel.
On peut également mettre en oeuvre un tensioactif principal nonionique dont la partie hydrophile contient un ou plusieurs motif (s) saccharide (s). It is also possible to use a main nonionic surfactant, the hydrophilic part of which contains one or more saccharide unit (s).
Lesdits motifs saccharides contiennent généralement de 5 à 6 atomes de carbone. Ceux-ci peuvent dériver de sucres comme le fructose, le glucose, le mannose, le galactose, le talose, le gulose, I'allose, I'altose, I'idose, I'arabinose, le xylose, le lyxose et/ou le ribose.Said saccharide units generally contain from 5 to 6 carbon atoms. These can be derived from sugars such as fructose, glucose, mannose, galactose, talose, gulose, allose, altose, idose, arabinose, xylose, lyxose and / or ribose.
Parmi ces agents tensioactifs à structure saccharide, on peut mentionner les alkylpolyglycosides. Ceux-ci peuvent tre obtenus par condensation (par exemple par catalyse acide) du glucose avec des alcools gras primaires (US-A-3 598 865 ; US-A-4 565 647 ; EP-A-132 043 ; EP-A-132 046 ; Tenside Surf. Det. 28,419,1991,3 ; Langmuir 1993,9,3375-3384) présentant un groupe alkyle en C4-C20, de préférence de l'ordre de 1,1 à 1,8 par mole d'alkylpolyglycoside (APG) ; on peut mentionner notamment ceux commercialisés respectivement sous les dénominations GLUCOPON 600 EC@,
GLUCOPON 650 Etcs, GLUCOPON 225 CSUP@, par HENKEL.Among these surfactants with a saccharide structure, mention may be made of alkylpolyglycosides. These can be obtained by condensation (for example by acid catalysis) of glucose with primary fatty alcohols (US-A-3,598,865; US-A-4,565,647; EP-A-132,043; EP-A- 132 046; Tenside Surf. Det. 28,419,1991,3; Langmuir 1993,9,3375-3384) having a C4-C20 alkyl group, preferably of the order of 1.1 to 1.8 per mole of alkylpolyglycoside (APG); mention may be made in particular of those marketed respectively under the names GLUCOPON 600 EC @,
GLUCOPON 650 Etcs, GLUCOPON 225 CSUP @, by HENKEL.
A titre illustratif, la concentration en système tensioactif amphiphile peut tre comprise entre environ 1% et 10% en poids par rapport à la phase organosoluble. By way of illustration, the concentration of amphiphilic surfactant system can be between approximately 1% and 10% by weight relative to the organosoluble phase.
Selon un mode préférentiel de l'invention, le tensioactif incorporé au niveau de la seconde phase généralement organosoluble, est un ester de sorbitan et plus préférentiellement le sesquioléate de sorbitan. Quant au composé incorporé dans le milieu liquide, il s'agit préférentiellement d'un dérivé de cellulose et plus particulièrement de t'hydroxyéthyte de cellulose. According to a preferred embodiment of the invention, the surfactant incorporated at the level of the second generally organosoluble phase, is a sorbitan ester and more preferably sorbitan sesquioleate. As for the compound incorporated in the liquid medium, it is preferably a cellulose derivative and more particularly cellulose hydroxyethyte.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la matière de t'écorce minérale dérive de I'hydrolyse et la polycondensation d'un ou plusieurs alcoxydes de formule 11. According to a preferred embodiment of the invention, the material of the mineral crust derives from the hydrolysis and polycondensation of one or more alkoxides of formula 11.
M (R) n (P) m 11 dans laquelle : -M représente un élément choisi parmi le titane, manganèse, fer, cobalt,
nickel, silicium, aluminium ou zirconium, -R est un substituant hydrolysable, -n est un entier compris entre 1 et 6, -P est un substituant non hydrolysable et -m est un entier compris entre 0 et 6.M (R) n (P) m 11 in which: -M represents an element chosen from titanium, manganese, iron, cobalt,
nickel, silicon, aluminum or zirconium, -R is a hydrolyzable substituent, -n is an integer between 1 and 6, -P is a non-hydrolyzable substituent and -m is an integer between 0 and 6.
Selon un mode préféré de l'invention : -M est choisi parmi la silice, I'aluminium, le titane et le zirconium, -R est un groupement choisi parmi les groupements alkoxy et/ou aryloxy en
Ci à de et de préférence en Cz à C8 et n est un entier compris entre 2 et 4
et -P est un groupement choisi parmi les groupements alkyles en Ci à Ce,
aryles ou alcenyle en C2 à C8.According to a preferred embodiment of the invention: -M is chosen from silica, aluminum, titanium and zirconium, -R is a group chosen from alkoxy and / or aryloxy groups in
Ci to de and preferably in Cz to C8 and n is an integer between 2 and 4
and -P is a group chosen from C1 to Ce alkyl groups,
C2 to C8 aryls or alkenyls.
En ce qui concerne R, il s'agit de préférence d'un groupement alkoxy en C, à C6 et plus préférentiellement en C2 å C4. Ce groupement alkoxy peut le cas échéant tre substitué par un groupement alkyle ou alkoxy en C, à C4 ou un atome d'halogène. Dans la formule générale 11, R peut représenter des groupements alkoxy identiques ou différents. As far as R is concerned, it is preferably a C, to C6 and more preferably C 2 to C 4 alkoxy group. This alkoxy group can optionally be substituted by a C 1 -C 4 alkyl or alkoxy group or a halogen atom. In the general formula 11, R can represent identical or different alkoxy groups.
Bien entendu, on peut mettre en oeuvre plusieurs composés de formule 11. Of course, several compounds of formula 11 can be used.
Comme discuté précédemment, il s'avère possible à travers le choix de ce composé hydrolysable et polycondensable minéral d'ajuster la porosité et la taille des capsules. As previously discussed, it is possible through the choice of this mineral hydrolyzable and polycondensable compound to adjust the porosity and the size of the capsules.
De mme, on peut conférer un caractère plus ou moins hydrophobe à la capsule en jouant sur la nature et par exemple la longueur des chaînes alkyles et/ou alcoxy constituant ce composé hydrolysable et polycondensable minéral. Likewise, the capsule can be given a more or less hydrophobic character by varying the nature and for example the length of the alkyl and / or alkoxy chains constituting this mineral hydrolyzable and polycondensable compound.
Généralement, I'hydrolyse et la polycondensation de ce précurseur minéral s'accomplissent soit spontanément par mise en présence de celui-ci avec l'émulsion soit sont initiées par ajustement du pH et/ou de la température de l'émulsion à une valeur propice à leur manifestation. Cet ajustement peut notamment relever de la présence dans l'émulsion d'ions
hydrosolubles comme NH40H, NaOH ou HCI ou organosolubles de type amines. Ces ajustements relèvent de la compétence de l'homme du métier.Generally, the hydrolysis and polycondensation of this mineral precursor are carried out either spontaneously by bringing it into contact with the emulsion or are initiated by adjusting the pH and / or the temperature of the emulsion to a suitable value. at their manifestation. This adjustment may in particular arise from the presence in the ion emulsion
water-soluble like NH40H, NaOH or HCI or organosoluble like amines. These adjustments fall within the competence of a person skilled in the art.
Selon une variante préférée de la présente invention, !'écorce minérale obtenue selon l'invention est à base d'oxyde de silicium. Elle dérive de la précipitation d'au moins un silicate. According to a preferred variant of the present invention, the mineral shell obtained according to the invention is based on silicon oxide. It is derived from the precipitation of at least one silicate.
Comme silicate convenant à la présente invention, on peut plus particulièrement citer le tétraméthylorthosilicate, TMOS, le tétraéthylo As silicate suitable for the present invention, mention may more particularly be made of tetramethylorthosilicate, TMOS, tetraethylo
A titre de seconde phase convenant tout particulièrement à l'invention, on peut notamment citer le solvant Isopar$ qui est une isoparrafine commercialisée par la société Exxon Chemicals. As a second phase which is very particularly suitable for the invention, mention may in particular be made of the solvent Isopar $ which is an isoparrafine sold by the company Exxon Chemicals.
Cette seconde phase comprend au moins un tensioactif généralement organosoluble qui est de préférence choisi parmi les esters de sorbitan et plus préférentiellement est représenté par le sesquioléate de sorbitan. This second phase comprises at least one generally organosoluble surfactant which is preferably chosen from sorbitan esters and more preferably is represented by sorbitan sesquioleate.
En ce qui concerne le milieu liquide généralement aqueux, il comprend au moins un hydrocolloide, éventuellement I'agent d'hydrolyse et de polycondensation du précurseur hydrolysable et polycondensable minéral. As regards the generally aqueous liquid medium, it comprises at least one hydrocolloid, optionally the hydrolysis and polycondensation agent of the mineral hydrolyzable and polycondensable precursor.
En ce qui concerne l'hydrocolloïde, il s'agit de préférence d'un dérivé de cellulose et plus préférentiellement de I'hydroxyéthylcellulose. As regards the hydrocolloid, it is preferably a cellulose derivative and more preferably hydroxyethylcellulose.
Les capsules minérales selon l'invention sont particulièrement intéressantes pour des utilisations dans les domaines de fermentation biomédicaux, alimentaires et en industrie chimique. The mineral capsules according to the invention are particularly advantageous for uses in the fields of biomedical fermentation, food and in the chemical industry.
On peut ainsi envisager d'immobiliser, au sein des capsules revendiquées, des cellules possédant une activité intéressante pour la production de produits pharmaceutiques, de métabolites et/ou de réactifs comme des intermédiaires de synthèse chimiques ou pharmaceutiques ou encore des polymères biodégradables. It is thus possible to envisage immobilizing, within the capsules claimed, cells having an activity which is of interest for the production of pharmaceutical products, metabolites and / or reagents such as chemical or pharmaceutical synthesis intermediates or else biodegradable polymers.
L'immobilisation selon l'invention de microorganismes de type levures ou bactéries est également particulièrement intéressante pour l'industrie alimentaire et tout particutièrement pour les industries laitière et viticole. The immobilization according to the invention of yeast or bacteria type microorganisms is also particularly advantageous for the food industry and especially for the dairy and wine industries.
Des enzymes immobilisées selon l'invention peuvent représenter pour leur part des réactifs de choix dans de nombreux procédés de fabrication industriels pour des méthodes catalytiques ou analytiques. Enzymes immobilized according to the invention can represent, for their part, reagents of choice in numerous industrial manufacturing processes for catalytic or analytical methods.
De mme on peut envisager de mettre en oeuvre des capsules selon l'invention à base de cellules vivantes ou d'enzymes dans le traitement des eaux usées ou des déchets. Likewise, it is possible to envisage using capsules according to the invention based on living cells or enzymes in the treatment of waste water or waste.
Les exemples et la figure qui suivent sont présentés à titre illustratif et non limitatif de l'objet de la présente invention. The examples and the figure which follow are presented by way of illustration and without limitation of the subject of the present invention.
Figures :
-Figure 1 Photographie par microscopie en balayage (MEB) de capsules selon l'invention incorporant E. coli.Figures:
-Figure 1 Photograph by scanning microscopy (SEM) of capsules according to the invention incorporating E. coli.
-Figure 2 Visualisation d'E. coli encapsulée par microscopie électronique de transmission (MET). -Figure 2 Visualization of E. coli encapsulated by transmission electron microscopy (TEM).
Matières premières : Isopar Ms (EXXON) Densité à 15 C : 0,786 Arlacel 83m (ICI) Sesquioléate de sorbitan
HEC (SIGMA ALDRICH) Hydroxyéthylcellulose
Solution aqueuse d'ammoniaque (NH40H) Densité à 20 C : 0,880
Concentration en Nus : 20 %
Silicate de méthyle : Si (OMe) 4 Masse molaire : 156 g
Densité à 20 C : 1, 032
Tampon phosphate de sodium à pH 7.Raw materials: Isopar Ms (EXXON) Density at 15 C: 0.786 Arlacel 83m (HERE) Sorbitan sesquioleate
HEC (SIGMA ALDRICH) Hydroxyethylcellulose
Aqueous ammonia solution (NH40H) Density at 20 C: 0.880
Concentration in Nudes: 20%
Methyl silicate: Si (OMe) 4 Molar mass: 156 g
Density at 20 C: 1.032
Sodium phosphate buffer at pH 7.
Escherichia Coli K12 exprimant une ss-galactosidase. Escherichia Coli K12 expressing an ss-galactosidase.
Exemple 1 : Encapsulation de E. Coli
Composition globale du milieu réactionnel :
Phase aqueuse : H20 43,40 g
HEC 2,61 g (6 %/eau)
NH3 5,00 g (1 molli)
E. Coli 4 g (soit 1 g de cellules sèches)
Phase organique Arlacel 83@ 17,35 g isopar M 850 g tétramethylorthosilanes TMOS 28,5 g
Préparation de la phase aqueuse :
On homogénéise le HEC dans l'eau épurée au bain marie à 40 C pendant 20 minutes environ. On obtient ainsi un mélange visqueux jaune limpide. On y ajoute alors les cellules puis la solution aqueuse ammoniacale.Example 1: Encapsulation of E. Coli
Overall composition of the reaction medium:
Aqueous phase: H20 43.40 g
HEC 2.61 g (6% / water)
NH3 5.00 g (1 molli)
E. Coli 4 g (i.e. 1 g of dry cells)
Organic phase Arlacel 83 @ 17.35 g isopar M 850 g tetramethylorthosilanes TMOS 28.5 g
Preparation of the aqueous phase:
The HEC is homogenized in purified water in a water bath at 40 ° C. for about 20 minutes. A clear yellow viscous mixture is thus obtained. The cells are then added thereto, followed by the aqueous ammonia solution.
Préparation de la phase organique :
On solubilise I'Arcacel 83 dans l'Isopar Mm. Preparation of the organic phase:
The Arcacel 83 is dissolved in Isopar Mm.
Préparation de l'émulsion :
La phase organique et la phase aqueuse sont émulsifiées à I'aide d'un Ultraturrax , on obtient ainsi une émulsion eau/huile présentant une stabilité de plusieurs heures. La taille des gouttelettes est voisine de la dizaine de microns.Preparation of the emulsion:
The organic phase and the aqueous phase are emulsified using an Ultraturrax, a water / oil emulsion having a stability of several hours is thus obtained. The size of the droplets is close to ten microns.
Synthèse des capsules :
Dans un tricol de 2 litres muni d'un barreau aimanté, on introduit l'émulsion préparée précédemment.Summary of capsules:
In the 2-liter three-necked flask fitted with a magnetic bar, the emulsion prepared previously is introduced.
On y ajoute le tétraméthylorthosilane TMOS (28, 5 g) avec un débit de 0,5 ml/min. (durée de l'introduction de TMOS = 1 heure) à 25 C. Tetramethylorthosilane TMOS (28.5 g) is added thereto with a flow rate of 0.5 ml / min. (duration of introduction of TMOS = 1 hour) at 25 C.
Les particules obtenues sont séparées et lavées au méthanol puis 2 fois au tampon phosphate par centrifugation puis séchées à température ambiante pendant une nuit. The particles obtained are separated and washed with methanol then 2 times in phosphate buffer by centrifugation and then dried at room temperature overnight.
Caractérisations :
La taille des particules de silice qui constitue J'écorce est voisine de quelques nanomètres. Characterizations:
The size of the silica particles which constitute the shell is close to a few nanometers.
Les capsules présentent une taille de l'ordre d'une dizaine de pm (MEB). L'encapsulation des bactéries est parfaitement visualisée par MET (microscopie électronique de transmission), ainsi que la porosité de la capsule. The capsules have a size of the order of ten pm (SEM). The encapsulation of bacteria is perfectly visualized by TEM (transmission electron microscopy), as well as the porosity of the capsule.
Les photographies présentées en figures 1 et 2 rendent compte de l'aspect de ces capsules. The photographs presented in Figures 1 and 2 reflect the appearance of these capsules.
Exemple 2 : détermination de t'activée enzymatique des biocapsules
L'activité enzymatique de la ss-galactosidase de E. Coli est déterminée après hydrolyse enzymatique du para-nitrophényle-ss-D-galactoside (p-NPG) en p-nitrophénol. La mesure quantitative du p-nitrophénol par spectrophotométrie permet d'en déduire l'activité enzymatique des biocapsules. Example 2: Determination of the enzymatic activity of the biocapsules
The enzymatic activity of the E. coli ss-galactosidase is determined after enzymatic hydrolysis of para-nitrophenyl-ss-D-galactoside (p-NPG) to p-nitrophenol. The quantitative measurement of p-nitrophenol by spectrophotometry makes it possible to deduce therefrom the enzymatic activity of the biocapsules.
L'activité enzymatique des biocapsules de l'exemple 1 est exprimée en umole/h/mg de CS (cellules sèches), ceci comparativement à la bioactivité des cellules de départ. L'activité enzymatique des cellules de départ est de 0,2 pmole/h/mg de CS, le rendement d'activité des biocapsules est d'environ 50 %. L'activité des cellules est donc bien préservée. The enzymatic activity of the biocapsules of Example 1 is expressed in umole / h / mg of CS (dry cells), this compared to the bioactivity of the starting cells. The enzymatic activity of the starting cells is 0.2 pmol / h / mg of CS, the activity yield of the biocapsules is approximately 50%. The activity of the cells is therefore well preserved.
Exemple 3 : Obtention de capsules de silice. avec une taille des particules constituant l'écorce de quelques nanomètres. Example 3: Obtaining silica capsules. with a particle size constituting the bark of a few nanometers.
Composition globale du milieu réactionnel :
Phase aqueuse : H20 43,40 g
HEC 2, 61 g (6 %/eau)
NH3 5, 0 g (1 mol/1)
E. Coli 4 g (soit 1 g de cellules sèches)
Phase organique : Arlacel 83 17,35 g (2,04 %/lsopar) Isopar M @ 850 9
TEOS 39 g
Préparation de la phase aqueuse :
On homogénéise le HEC dans t'eau épurée au bain marie à 40 C pendant 20 minutes environ. On obtient ainsi un mélange visqueux jaune limpide. On y ajoute alors les cellules puis la solution aqueuse ammoniacale.Overall composition of the reaction medium:
Aqueous phase: H20 43.40 g
HEC 2, 61 g (6% / water)
NH3 5.0g (1 mol / 1)
E. Coli 4 g (i.e. 1 g of dry cells)
Organic phase: Arlacel 83 17.35 g (2.04% / lsopar) Isopar M @ 850 9
TEOS 39 g
Preparation of the aqueous phase:
The HEC is homogenized in the purified water in a water bath at 40 ° C. for about 20 minutes. A clear yellow viscous mixture is thus obtained. The cells are then added thereto, followed by the aqueous ammonia solution.
Préparation de la phase organique :
On solubilise l'Arcacel 83s dans l'Isopar M
Préparation de l'émulsion :
La phase organique et la phase aqueuse sont émulsifiées à l'aide d'un ultraturrax, on obtient ainsi une dispersion eau/huile présentant une stabilité de plusieurs heures. La taille des gouttelettes est voisine de la dizaine de microns.Preparation of the organic phase:
We solubilize the Arcacel 83s in the Isopar M
Preparation of the emulsion:
The organic phase and the aqueous phase are emulsified using an ultraturrax, thus obtaining a water / oil dispersion having a stability of several hours. The size of the droplets is close to ten microns.
Synthèse des :
Dans un tricol de 2 litres d'un barreau aimanté, on introduit l'émulsion préparée précédemment.Summary of:
In a 2 liter three-necked flask from a magnetic bar, the emulsion prepared previously is introduced.
On y ajoute le silicate d'éthyle (39 g) avec un débit de 0,8 mt/min (durée de l'introduction de TEOS = 1 heure) à 25 C. Ethyl silicate (39 g) is added thereto with a flow rate of 0.8 mt / min (duration of introduction of TEOS = 1 hour) at 25 C.
Les capsules obtenues sont séparées et lavées 1 fois à I'éthanol puis 2 fois au tampon phosphate puis séchées à température ambiante pendant une nuit. The capsules obtained are separated and washed 1 time with ethanol then 2 times with phosphate buffer and then dried at room temperature overnight.
Caractérisations :
La taille des capsules est comprise entre 1 et une dizaine de pm (MEB).Characterizations:
The size of the capsules is between 1 and ten pm (SEM).
La taille des particules de silice constitutrices de l'écorce est de quelques nanomètres. Les observations faites par MET mettent clairement en évidence t'encapsutation des bactéries par la capsule de silice. The size of the silica particles constituting the shell is a few nanometers. The observations made by MET clearly show the encapsulation of bacteria by the silica capsule.
Exemple 4 : Obtention de capsules avec TMOS et co-alcoxvde (fNHal = 0. 1 mollo.Example 4: Obtaining capsules with TMOS and co-alkoxide (fNHal = 0.1 mollo.
Composition globale du milieu réactionnel :
Phase aqueuse : H20 43,40 g
HEC 2, 61 g (6 %/eau)
NH3 0, 37 g soit [NH3] = 0, 1 mol/l
E. Coli 4 g (soit 1 g de cellules seches)
Phase organique : Arlacel 83@ 17, 35 9 (2,04 % Ilsopar) Isopar M 850 9
Phase organique 2 : TMOS 22, 8 g
0-TMOS 5,7 g
Préparation de la phase aqueuse :
On homogénéise le HEC dans l'eau épurée au bain marie à 40 C pendant 20 minutes environ. On obtient ainsi un mélange visqueux jaune limpide. On y ajoute alors les cellules puis la solution aqueuse ammoniacale (0, 37 g). Overall composition of the reaction medium:
Aqueous phase: H20 43.40 g
HEC 2, 61 g (6% / water)
NH3 0.37 g or [NH3] = 0.1 mol / l
E. Coli 4 g (i.e. 1 g of dry cells)
Organic phase: Arlacel 83 @ 17, 35 9 (2.04% Ilsopar) Isopar M 850 9
Organic phase 2: TMOS 22.8 g
0-TMOS 5.7 g
Preparation of the aqueous phase:
The HEC is homogenized in purified water in a water bath at 40 ° C. for about 20 minutes. A clear yellow viscous mixture is thus obtained. The cells are then added thereto, followed by the aqueous ammonia solution (0.37 g).
Préparation de la phase organique :
On solubilise I'Arcacel 83 dans l'isopar MI. Preparation of the organic phase:
The Arcacel 83 is dissolved in the isopar MI.
Préparation de l'émulsion :
La phase organique 1 et la phase aqueuse sont émulsifiées à I'aide d'un ultraturrax, on obtient ainsi une dispersion eaulhuile présentant une stabilité de plusieurs heures. La taille des gouttelettes est voisine de la dizaine de microns.Preparation of the emulsion:
The organic phase 1 and the aqueous phase are emulsified using an ultraturrax, an oil-oil dispersion thus obtaining a stability of several hours. The size of the droplets is close to ten microns.
Mode opératoire :
Dans un tricol de 2 litres muni d'un barreau aimanté, on introduit l'émulsion préparée précédemment.Procedure:
In the 2-liter three-necked flask fitted with a magnetic bar, the emulsion prepared previously is introduced.
On y ajoute le mélange d'alcoxydes (phase organique 2) avec un débit de 0,5 mi/min (la durée de l'introduction est de 1 heure) à 25 C. The mixture of alkoxides (organic phase 2) is added thereto with a flow rate of 0.5 mi / min (the duration of the introduction is 1 hour) at 25 C.
Les particules obtenues sont séparées et lavées au méthanol puis séchées à température ambiante pendant une nuit. Les particules ainsi obtenues sont hydrophobes. The particles obtained are separated and washed with methanol and then dried at room temperature overnight. The particles thus obtained are hydrophobic.
Caractérisations :
La taille des particules est comprise entre 1 et une dizaine de pm (MEB).Characterizations:
The particle size is between 1 and ten pm (SEM).
La taille des particules de silice constitutrices de !'écorce est de quelques nanomètres (MET). The size of the silica particles constituting the shell is a few nanometers (TEM).
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