FR2874926A1 - Sels de chitosane permettant d'inhiber l'adsorption des graisses et leurs procedes de preparation - Google Patents
Sels de chitosane permettant d'inhiber l'adsorption des graisses et leurs procedes de preparation Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un sel de chitosane qui se présente sous une forme soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6 et de préférence de 1,5 à 5.L'invention concerne également ledit sel et l'utilisation de ce sel pour piéger des graisses, et plus particulièrement pour inhiber l'adsorption des graisses.
Description
SELS DE CHITOSANE PERMETTANT D'INHIBER L'ADSORPTION DES
GRAISSES
La présente invention a pour objet un procédé pour la préparation d'un sel de chitosane, un sel de chitosane susceptible d'être obtenu par ledit procédé et permettant de piéger des graisses, et notamment les graisses présentes dans un organisme au cours de la digestion, des compositions contenant ledit sel et des utilisations dudit sel. Le sel de chitosane objet de la présente invention permet plus particulièrement d'inhiber l'adsorption des graisses.
Le chitosane, dérivé désacétylé de la chitine, est un copolymère linéaire de N-acétyl-D-glucosamine et de Dglucosamine liés par une liaison glycosidique de type beta ,(1 4). Il se trouve rarement dans la nature : il n'est présent que dans la paroi cellulaire d'une classe particulière de champignons, les zygomycètes, et chez quelques insectes. La chitine, aussi abondante dans la biomasse que la cellulose est notamment présente dans les carapaces de crustacés, source la plus fréquemment utilisée pour l'obtention de chitosane. Pour des applications biomédicales, il est souvent recommandé d'utiliser une autre source constituée par les endosquelettes de céphalopodes, en particulier les plumes de calamars.Le chitosane et la chitine sont tous les deux des copolymères de même structure chimique globale et ne se distinguent que par la proportion relative des unités N-acétyl-Dglucosamine et D-glucosamine les constituant, c'est-à-dire leur degré d'acétylation symbolisé par DA dans la présente demande.
Le chitosane a notamment été décrit dans la littérature pour son activité anti-lipidique ou son activité anticholestérol. À titre d'exemple, le document US2003/0092673 décrit du chitosane sous forme microcristalline pour la réduction de l'absorption de lipides chez les mammifères. Le document WO01/47372 décrit des kits comprenant du chitosane pour réduire l'absorption de lipides dans le tractus gastro-intestinal d'un mammifère. Le document WOOO/24785 décrit du chitosane microcristallin utilisé sous forme de poudre ou d'une dispersion gélifiée, ledit chitosane étant utilisé pour réduire le cholestérol ou la teneur en lipides.
Cependant ces activités (anti-lipidiques ou anticholestérol) ne peuvent avoir lieu dans le système gastrointestinal que si le chitosane est solubilisé à un moment donné lors du transit gastro-intestinal.
Or, les formulations de chitosane présentes dans le commerce se trouvent sous des formes amine libre qui ont très peu de chances de se dissoudre dans l'estomac ou dans les intestins et donc d'agir de quelque façon que ce soit. Le chitosane, comme tout polymère polyélectrolyte à forte densité de charge, voit sa solubilité diminuer à forte force ionique. Or le pH de l'estomac, relativement acide (qui est inférieur à 2) et la présence de sels provenant des aliments au cours de la digestion, sont suffisants pour empêcher la dissolution du chitosane sous forme amine libre dans un tel contexte. En outre, le chitosane a un pK intrinsèque d'environ 6,5, ce qui le rend aussi insoluble dès que le pH devient supérieur à cette valeur et même déjà à partir de pH 6.Ceci signifie qu'ainsi ingéré, le chitosane solide sous forme amine libre n'a aucune chance de piéger les graisses. En effet au pH de l'estomac (que l'on peut considérer, selon le contexte, comme situé entre 1 et 2), le chitosane, initialement à l'état de poudre sous forme amine libre, n'a pratiquement aucune chance de se dissoudre et ne peut donc interagir efficacement ni avec les matières grasses ni avec les enzymes présentes dans l'estomac. En sortie d'estomac, lors de la remontée du pH à des valeurs finales situées entre 7,5 et 8,5 (soit des valeurs largement supérieures au pK intrinsèque du chitosane), le chitosane ne pourra pas davantage se dissoudre. Ceci explique donc l'inefficacité d'une telle poudre de chitosane à piéger les graisses.Cette inefficacité est d'autant plus réelle que le DA du chitosane est faible, en particulier lorsqu'il est inférieur à 30%, ce qui est le cas de la très grande majorité des produits commerciaux.
Un des objectifs de la présente invention est de fournir du chitosane sous une forme lui permettant de piéger des graisses, et plus particulièrement d'inhiber l'adsorption des graisses.
Un autre objectif de l'invention est de fournir du chitosane sous une forme lui permettant de piéger les graisses présentes dans l'organisme après absorption de nourriture.
Un autre objectif de l'invention est de fournir du chitosane sous une forme soluble lors de son passage dans l'estomac en présence d'aliments.
Un autre objectif de l'invention est de fournir du chitosane sous une forme lui permettant de piéger les graisses présentes dans une composition, et de préférence un aliment.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir du chitosane sous une forme soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6.
De manière surprenante, la demanderesse a mis en évidence que le chitosane mis sous la forme d'un sel d'acide fort était soluble dans une gamme de pH allant de 1 à 6.
Ainsi, la présente invention a pour objet un procédé de préparation de chitosane soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6, de préférence de 1,5 à 5, par une étape de réaction entre un échantillon de chitosane, de préférence du chitosane sous forme amine libre, et un acide fort, caractérisé en ce que la quantité d'acide fort ajoutée dans le milieu réactionnel est telle que le nombre de moles de protons fourni par l'acide (N) est égal à 1 valeur déterminée par la formule (I):
où M est égale à la masse de l'échantillon de chitosane exprimée en gramme, DA correspond au degré d'acétylation de l'échantillon de chitosane exprimé en % en nombre, et % H20 correspond à la teneur en eau de l'échantillon de chitosane exprimée en pourcentage en masse.
Le DA est déduit du spectre RMN du proton de l'échantillon en utilisant la méthode décrite par HIRAI et al., Polym. Bull., vol.26, p:87, 1991.
La teneur en eau est déterminée à l'aide de techniques bien connues de l'homme du métier telles qu'une mesure thermogravimétrique utilisant une thermobalance.
Les valeurs 161 et 203 représentent respectivement les masses molaires (en gramme par mole) des résidus glucosamine et N-acétylglucosamine.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir un sel de chitosane capable de se solubiliser facilement à des valeurs de pH comprise entre 1 et 6, mais également d'éviter l'hydrolyse du chitosane lors de la préparation du sel de chitosane associé.
Des procédés de préparation de sels de chitosane sont décrits dans l'art antérieur.
Ainsi, le document WO 00/50090 décrit un procédé de préparation de sels acides de chitosane. Pour autant, aucun des procédés connus ne se base sur une réaction stoechiométrique. Dans les conditions décrites pour les procédés de l'art antérieur, la formation de chitosane s'accompagnera donc invariablement d'une hydrolyse de l'échantillon de chitosane. En conséquence, le sel chitosane obtenu présentera une structure dégradée associée à une perte totale ou partielle des propriétés avantageuses du chitosane.
Avantageusement, le nombre de moles de protons fourni par l'acide (N) est égal à la valeur déterminée par la formule (I) plus ou moins 1%, de préférence plus ou moins 0,1%.
Selon un premier mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, l'acide fort est un acide minéral fort. À titre d'exemple d'acide minéral fort, on pourra citer l'acide chlorhydrique ou l'acide nitrique.
Selon un deuxième mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, l'acide fort est un acide organique fort. À titre d'exemple d'acide organique fort, on pourra citer l'acide citrique, lactique, ascorbique, glycolique, glutamique ou leurs mélanges.
Avantageusement, le volume réactionnel est choisi de sorte que le pH du milieu réactionnel est supérieur à 2, de préférence supérieur à 3 et de manière particulièrement préférée supérieur à 3,5.
Avantageusement encore, le pH du milieu réactionnel est inférieur à 5.
Le temps de réaction correspond au temps nécessaire à la dissolution totale de l'échantillon de chitosane dans le volume réactionnel. Typiquement, le temps de réaction est compris entre 1 et 6 h, de préférence entre 2 et 5 h, et de manière particulièrement préférée entre 3 et 4 h.
L'échantillon de chitosane peut être caractérisé par son degré de polymérisation (DP).
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'échantillon de chitosane présente un degré de polymérisation allant de 11 à 5000, de préférence de 50 à 3000, et plus préférentiellement de 100 à 2000. Lorsque le degré de polymérisation de l'échantillon de chitosane présente une valeur allant de 11 à 5000, on parlera plus particulièrement de polymère de chitosane.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'échantillon de chitosane présente un degré de polymérisation allant de 1 à 10, de préférence de 2 à 8, plus préférentiellement de 3 à 7, et de manière particulièrement préférée de 2 à 6. Lorsque le degré de polymérisation est égal à 1, l'échantillon de chitosane se trouve sous son entité monomère, encore appelée glucosamine . Lorsque le degré de polymérisation présente une valeur allant de 2 à 10, on parlera plus particulièrement d'oligomère de chitosane.
Avantageusement, l'échantillon de chitosane présente un degré d'acétylation (DA) allant de 0 à 60%, de préférence de 0 à 40%, et plus préférentiellement de 0 à 25%.
À titre indicatif, les paramètres DP et DA sont indépendants de la forme (amine ou sel) du chitosane et de l'acide utilisé.
Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend une deuxième étape d'isolation du sel de chitosane obtenu. Une telle isolation peut être effectuée à l'aide de techniques bien connues de l'homme du métier. À titre d'exemple de telles techniques, on peut citer notamment la lyophilisation ou la précipitation du sel de chitosane par l'ajout d'un solvant tel que l'alcool éthylique ou l'acétone dans le mélange réactionnel.
L'invention a également pour objet un sel de chitosane susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention et se présentant sous une forme soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6, et de préférence de 1,5 à 5.
Le pH tel que défini ci-dessus pourra être dénommé ciaprès pH de solubilité .
Le sel de chitosane de l'invention consiste plus particulièrement en un sel d'acide fort.
À titre d'exemple de sel d'acide fort, on pourra citer un sel d'acide minéral fort tel qu'un sel d'acide chlorhydrique et/ou d'acide nitrique.
À titre d'exemple de sel d'acide fort, on pourra citer un sel d'acide organique fort tel qu'un sel d'acide citrique, lactique, ascorbique, glycolique, glutamique ou leurs mélanges.
Le sel de chitosane de l'invention peut être caractérisé par son pK intrinsèque. Le sel de chitosane de l'invention présente un pK intrinsèque allant de 6,4 à 6,8.
La masse molaire dépend du degré d'acétylation, mais est accrue lors de la formation du sel en fonction de l'acide utilisé.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le sel de chitosane selon l'invention, sous forme chlorhydrate avec un degré d'acétylation inférieur à 25% présente une masse molaire moyenne supérieure ou égale à 100000 g/mol, de préférence supérieure ou égale à 300000 g/mol.
Le pH de solubilité du sel de chitosane dépend notamment du degré d'acétylation dudit sel.
En effet, pour un DA du sel de chitosane allant de 0 à 25%, le sel de chitosane est soluble dans une gamme de pH allant de 1 à 6. Pour un DA d'environ 40%, le sel de chitosane est soluble dans une gamme de pH allant de 1 à 7 ; pour un DA voisin de 50%, la solubilité du sel de chitosane sera même étendue à un pH de 9.
Cependant, pour une bonne efficacité de l'invention, il faut que le sel de chitosane précipite lors de la remontée de pH dans les intestins en présence des lipides libérés dans l'estomac ; il n'est donc pas souhaitable que ce dernier soit sous une forme soluble dans les intestins. Ainsi, le DA du sel de chitosane sera de préférence inférieur à 50%.
La solubilité du sel de chitosane dépend également de l'endroit de l'organisme dans lequel se trouve ledit sel. À titre indicatif, pour un sel de chitosane présentant un DA allant de 0 à 25%, la solubilité du sel de chitosane sera maximale pour un pH acide allant d'environ 1 à 4,5, ledit pH incluant celui de l'estomac. Lorsque ce même sel de chitosane est en contact avec un milieu beaucoup plus basique, par exemple lors de la remontée de pH dans les intestins, la solubilité du sel de chitosane deviendra nulle à partir d'un pH de 6,5.
La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un sel de chitosane tel que défini précédemment, pour piéger des graisses et plus particulièrement pour inhiber l'adsorption des graisses. Selon l'invention, les graisses sont notamment piégées sous la forme d'un coagulum graisseux.
Dans la présente demande, le coagulum graisseux désigne le précipité gélatineux qui se forme après contact entre le sel de chitosane de l'invention et les graisses présentes dans l'appareil digestif, après l'absorption de nourriture.
Selon l'invention, le coagulum graisseux formé entre le sel de chitosane selon l'invention et les graisses peut contenir jusqu'à 50 g de graisse par gramme de sel, et de préférence 30 g de graisse par gramme de sel.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le coagulum graisseux peut être formé au cours de la digestion, lors de la remontée de pH du sel de chitosane selon l'invention dans les intestins où le pH est supérieur ou égal à 6,5, par contact dudit sel de chitosane avec les graisses présentes dans l'appareil digestif après absorption de nourriture.
Ainsi, la présente invention concerne plus particulièrement l'utilisation d'un sel de chitosane selon l'invention pour piéger les graisses présentes dans un organisme au cours de la digestion, comme les lipides et plus particulièrement le cholestérol. Dans la présente demande, lorsque le coagulum graisseux est formé au cours de la digestion, les graisses désignent l'ensemble des graisses présentes dans l'appareil digestif après absorption de nourriture, comme par exemples les lipides comprenant le cholestérol et les triglycérides.
Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, le coagulum graisseux peut être formé lors de la préparation in vitro d'une composition à teneur en graisse amoindrie, lorsque le sel de chitosane de l'invention est mis en contact avec les graisses présentes dans une composition.
Ainsi, l'invention a encore pour objet l'utilisation d'un sel de chitosane selon l'invention pour piéger les graisses présentes dans une composition. On entend par composition n'importe quelle composition contenant des graisses de diverses origines, et notamment un aliment, de laquelle on veut extraire tout ou partie des graisses la constituant.
La présente invention concerne encore l'utilisation, telle que définie ci-dessus, d'un sel de chitosane selon l'invention pour la préparation d'une composition destinée à piéger les graisses.
L'invention concerne plus particulièrement l'utilisation telle que définie ci-dessus, pour la préparation d'une composition anti-graisse, de préférence anti-lipides y compris anti-triglycéride et/ou anticholestérol.
Selon l'invention, la composition destinée à piéger les graisses est une composition pharmaceutique, cosmétique ou alimentaire, particulièrement diététique.
L'invention a également pour objet une composition pharmaceutique, cosmétique ou diététique caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un sel de chitosane tel que défini précédemment.
La composition pharmaceutique, cosmétique ou diététique selon l'invention peut en outre comprendre un actif.
Tout actif pouvant jouer un rôle dans le domaine de la pharmacie, de la cosmétique, de l'alimentaire et particulièrement de la diététique, peut convenir dans les compositions de l'invention.
À titre d'exemple d'actif, on pourra citer au moins un oligo-élément (ou élément trace) choisi dans le groupe constitué par l'iode, le fluor, le fer, le zinc, le brome, le chrome, le nickel, l'aluminium, le silicium, le cuivre, le manganèse, le cobalt, le vanadium, le sélénium, le lithium, l'étain, le molybdène ou leurs mélanges.
Les oligo-éléments sont des éléments chimiques (métalliques ou métalloïdes) existant à l'état de traces (moins de 2%) dans l'organisme, et qui n'interviennent qu'à dose très faible dans le métabolisme des êtres vivants, mais qui sont nécessaires à leur croissance et à leur développement. Leur carence conduit à des troubles, mais leur excès aussi. Ainsi les oligo-éléments ne sont associés aux compositions de l'invention que dans des faibles doses.
À titre indicatif, on rappellera qu'une carence en fluor favorise le développement des caries dentaires ; une carence en silicium provoque des troubles de la croissance induisant des anomalies des os et des cartilages ; une carence en chrome provoque l'intolérance du glucose, une teneur en lipide exagérée dans le sérum ou encore une opacification de la cornée ; une carence en cuivre provoque l'anémie, l'ataxie, le défaut de production de mélanine et de kératinisation, etc.
L'invention concerne encore l'utilisation d'une composition telle que définie ci-dessus, comprenant en outre au moins un oligo-élément à titre d'actif, pour le bon équilibre et développement de l'organisme.
Un autre actif pouvant être ajouté dans une composition de l'invention est de la caféine et/ou du carotène. De même que pour les oligo-éléments, ces actifs ne sont ajoutés qu'en faibles quantités dans une composition de l'invention.
L'invention concerne encore l'utilisation d'une composition telle que définie ci-dessus, comprenant en outre de la caféine et/ou du carotène à titre d'actif, pour améliorer l'aspect général de la peau.
L'amélioration de l'aspect général de la peau signifie dans la présente demande une peau plus ferme, plus élastique, mieux hydratée, moins grasse et bronzant plus facilement.
La présente invention concerne également l'utilisation d'un sel de chitosane tel que défini précédemment, présentant un degré de polymérisation allant de 2 à 10, et de préférence de 2 à 8, pour la préparation d'une composition pharmaceutique ou diététique anti-douleur , de préférence destinée au traitement des rhumatismes et autres problèmes articulaires douloureux.
Les compositions de l'invention peuvent se présenter sous toutes les formes galéniques classiquement utilisées, et bien connues de l'homme de l'art, dans les domaines pharmaceutiques, cosmétiques ou alimentaires. À titre d'exemple de formulation préférée de l'invention, on pourra citer les comprimés.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les formulations contiennent 250 mg de sel de chitosane.
À titre indicatif, la posologie pourra être de 2 à 4 comprimés par jour, lesdits comprimés comprenant 250 mg de sel de chitosane.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, pour piéger les graisses présentes dans une composition, on mélange une solution de sel de chitosane tel que défini précédemment, avec ladite composition de laquelle on veut éliminer les graisses.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'invention concerne également l'utilisation d'un sel de chitosane tel que défini précédemment pour inhiber l'adsorption des acides gras provenant de l'hydrolyse des triglycérides par les lipases.
En effet, les lipases sont des enzymes hydrolytiques qui hydrolysent les triglycérides en acides gras et glycérol. Ces enzymes sont produites par le pancréas et l'intestin. Les acides gras étant beaucoup plus assimilables que les triglycérides, constituants essentiels de ce que l'on appelle les graisses, leur inhibition par le chitosane est particulièrement intéressante.
L'exemple ci-après illustre l'invention, il ne la limite en aucune façon.
La présente invention a pour objet un procédé pour la préparation d'un sel de chitosane, un sel de chitosane susceptible d'être obtenu par ledit procédé et permettant de piéger des graisses, et notamment les graisses présentes dans un organisme au cours de la digestion, des compositions contenant ledit sel et des utilisations dudit sel. Le sel de chitosane objet de la présente invention permet plus particulièrement d'inhiber l'adsorption des graisses.
Le chitosane, dérivé désacétylé de la chitine, est un copolymère linéaire de N-acétyl-D-glucosamine et de Dglucosamine liés par une liaison glycosidique de type beta ,(1 4). Il se trouve rarement dans la nature : il n'est présent que dans la paroi cellulaire d'une classe particulière de champignons, les zygomycètes, et chez quelques insectes. La chitine, aussi abondante dans la biomasse que la cellulose est notamment présente dans les carapaces de crustacés, source la plus fréquemment utilisée pour l'obtention de chitosane. Pour des applications biomédicales, il est souvent recommandé d'utiliser une autre source constituée par les endosquelettes de céphalopodes, en particulier les plumes de calamars.Le chitosane et la chitine sont tous les deux des copolymères de même structure chimique globale et ne se distinguent que par la proportion relative des unités N-acétyl-Dglucosamine et D-glucosamine les constituant, c'est-à-dire leur degré d'acétylation symbolisé par DA dans la présente demande.
Le chitosane a notamment été décrit dans la littérature pour son activité anti-lipidique ou son activité anticholestérol. À titre d'exemple, le document US2003/0092673 décrit du chitosane sous forme microcristalline pour la réduction de l'absorption de lipides chez les mammifères. Le document WO01/47372 décrit des kits comprenant du chitosane pour réduire l'absorption de lipides dans le tractus gastro-intestinal d'un mammifère. Le document WOOO/24785 décrit du chitosane microcristallin utilisé sous forme de poudre ou d'une dispersion gélifiée, ledit chitosane étant utilisé pour réduire le cholestérol ou la teneur en lipides.
Cependant ces activités (anti-lipidiques ou anticholestérol) ne peuvent avoir lieu dans le système gastrointestinal que si le chitosane est solubilisé à un moment donné lors du transit gastro-intestinal.
Or, les formulations de chitosane présentes dans le commerce se trouvent sous des formes amine libre qui ont très peu de chances de se dissoudre dans l'estomac ou dans les intestins et donc d'agir de quelque façon que ce soit. Le chitosane, comme tout polymère polyélectrolyte à forte densité de charge, voit sa solubilité diminuer à forte force ionique. Or le pH de l'estomac, relativement acide (qui est inférieur à 2) et la présence de sels provenant des aliments au cours de la digestion, sont suffisants pour empêcher la dissolution du chitosane sous forme amine libre dans un tel contexte. En outre, le chitosane a un pK intrinsèque d'environ 6,5, ce qui le rend aussi insoluble dès que le pH devient supérieur à cette valeur et même déjà à partir de pH 6.Ceci signifie qu'ainsi ingéré, le chitosane solide sous forme amine libre n'a aucune chance de piéger les graisses. En effet au pH de l'estomac (que l'on peut considérer, selon le contexte, comme situé entre 1 et 2), le chitosane, initialement à l'état de poudre sous forme amine libre, n'a pratiquement aucune chance de se dissoudre et ne peut donc interagir efficacement ni avec les matières grasses ni avec les enzymes présentes dans l'estomac. En sortie d'estomac, lors de la remontée du pH à des valeurs finales situées entre 7,5 et 8,5 (soit des valeurs largement supérieures au pK intrinsèque du chitosane), le chitosane ne pourra pas davantage se dissoudre. Ceci explique donc l'inefficacité d'une telle poudre de chitosane à piéger les graisses.Cette inefficacité est d'autant plus réelle que le DA du chitosane est faible, en particulier lorsqu'il est inférieur à 30%, ce qui est le cas de la très grande majorité des produits commerciaux.
Un des objectifs de la présente invention est de fournir du chitosane sous une forme lui permettant de piéger des graisses, et plus particulièrement d'inhiber l'adsorption des graisses.
Un autre objectif de l'invention est de fournir du chitosane sous une forme lui permettant de piéger les graisses présentes dans l'organisme après absorption de nourriture.
Un autre objectif de l'invention est de fournir du chitosane sous une forme soluble lors de son passage dans l'estomac en présence d'aliments.
Un autre objectif de l'invention est de fournir du chitosane sous une forme lui permettant de piéger les graisses présentes dans une composition, et de préférence un aliment.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir du chitosane sous une forme soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6.
De manière surprenante, la demanderesse a mis en évidence que le chitosane mis sous la forme d'un sel d'acide fort était soluble dans une gamme de pH allant de 1 à 6.
Ainsi, la présente invention a pour objet un procédé de préparation de chitosane soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6, de préférence de 1,5 à 5, par une étape de réaction entre un échantillon de chitosane, de préférence du chitosane sous forme amine libre, et un acide fort, caractérisé en ce que la quantité d'acide fort ajoutée dans le milieu réactionnel est telle que le nombre de moles de protons fourni par l'acide (N) est égal à 1 valeur déterminée par la formule (I):
où M est égale à la masse de l'échantillon de chitosane exprimée en gramme, DA correspond au degré d'acétylation de l'échantillon de chitosane exprimé en % en nombre, et % H20 correspond à la teneur en eau de l'échantillon de chitosane exprimée en pourcentage en masse.
Le DA est déduit du spectre RMN du proton de l'échantillon en utilisant la méthode décrite par HIRAI et al., Polym. Bull., vol.26, p:87, 1991.
La teneur en eau est déterminée à l'aide de techniques bien connues de l'homme du métier telles qu'une mesure thermogravimétrique utilisant une thermobalance.
Les valeurs 161 et 203 représentent respectivement les masses molaires (en gramme par mole) des résidus glucosamine et N-acétylglucosamine.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir un sel de chitosane capable de se solubiliser facilement à des valeurs de pH comprise entre 1 et 6, mais également d'éviter l'hydrolyse du chitosane lors de la préparation du sel de chitosane associé.
Des procédés de préparation de sels de chitosane sont décrits dans l'art antérieur.
Ainsi, le document WO 00/50090 décrit un procédé de préparation de sels acides de chitosane. Pour autant, aucun des procédés connus ne se base sur une réaction stoechiométrique. Dans les conditions décrites pour les procédés de l'art antérieur, la formation de chitosane s'accompagnera donc invariablement d'une hydrolyse de l'échantillon de chitosane. En conséquence, le sel chitosane obtenu présentera une structure dégradée associée à une perte totale ou partielle des propriétés avantageuses du chitosane.
Avantageusement, le nombre de moles de protons fourni par l'acide (N) est égal à la valeur déterminée par la formule (I) plus ou moins 1%, de préférence plus ou moins 0,1%.
Selon un premier mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, l'acide fort est un acide minéral fort. À titre d'exemple d'acide minéral fort, on pourra citer l'acide chlorhydrique ou l'acide nitrique.
Selon un deuxième mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, l'acide fort est un acide organique fort. À titre d'exemple d'acide organique fort, on pourra citer l'acide citrique, lactique, ascorbique, glycolique, glutamique ou leurs mélanges.
Avantageusement, le volume réactionnel est choisi de sorte que le pH du milieu réactionnel est supérieur à 2, de préférence supérieur à 3 et de manière particulièrement préférée supérieur à 3,5.
Avantageusement encore, le pH du milieu réactionnel est inférieur à 5.
Le temps de réaction correspond au temps nécessaire à la dissolution totale de l'échantillon de chitosane dans le volume réactionnel. Typiquement, le temps de réaction est compris entre 1 et 6 h, de préférence entre 2 et 5 h, et de manière particulièrement préférée entre 3 et 4 h.
L'échantillon de chitosane peut être caractérisé par son degré de polymérisation (DP).
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'échantillon de chitosane présente un degré de polymérisation allant de 11 à 5000, de préférence de 50 à 3000, et plus préférentiellement de 100 à 2000. Lorsque le degré de polymérisation de l'échantillon de chitosane présente une valeur allant de 11 à 5000, on parlera plus particulièrement de polymère de chitosane.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'échantillon de chitosane présente un degré de polymérisation allant de 1 à 10, de préférence de 2 à 8, plus préférentiellement de 3 à 7, et de manière particulièrement préférée de 2 à 6. Lorsque le degré de polymérisation est égal à 1, l'échantillon de chitosane se trouve sous son entité monomère, encore appelée glucosamine . Lorsque le degré de polymérisation présente une valeur allant de 2 à 10, on parlera plus particulièrement d'oligomère de chitosane.
Avantageusement, l'échantillon de chitosane présente un degré d'acétylation (DA) allant de 0 à 60%, de préférence de 0 à 40%, et plus préférentiellement de 0 à 25%.
À titre indicatif, les paramètres DP et DA sont indépendants de la forme (amine ou sel) du chitosane et de l'acide utilisé.
Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend une deuxième étape d'isolation du sel de chitosane obtenu. Une telle isolation peut être effectuée à l'aide de techniques bien connues de l'homme du métier. À titre d'exemple de telles techniques, on peut citer notamment la lyophilisation ou la précipitation du sel de chitosane par l'ajout d'un solvant tel que l'alcool éthylique ou l'acétone dans le mélange réactionnel.
L'invention a également pour objet un sel de chitosane susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention et se présentant sous une forme soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6, et de préférence de 1,5 à 5.
Le pH tel que défini ci-dessus pourra être dénommé ciaprès pH de solubilité .
Le sel de chitosane de l'invention consiste plus particulièrement en un sel d'acide fort.
À titre d'exemple de sel d'acide fort, on pourra citer un sel d'acide minéral fort tel qu'un sel d'acide chlorhydrique et/ou d'acide nitrique.
À titre d'exemple de sel d'acide fort, on pourra citer un sel d'acide organique fort tel qu'un sel d'acide citrique, lactique, ascorbique, glycolique, glutamique ou leurs mélanges.
Le sel de chitosane de l'invention peut être caractérisé par son pK intrinsèque. Le sel de chitosane de l'invention présente un pK intrinsèque allant de 6,4 à 6,8.
La masse molaire dépend du degré d'acétylation, mais est accrue lors de la formation du sel en fonction de l'acide utilisé.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le sel de chitosane selon l'invention, sous forme chlorhydrate avec un degré d'acétylation inférieur à 25% présente une masse molaire moyenne supérieure ou égale à 100000 g/mol, de préférence supérieure ou égale à 300000 g/mol.
Le pH de solubilité du sel de chitosane dépend notamment du degré d'acétylation dudit sel.
En effet, pour un DA du sel de chitosane allant de 0 à 25%, le sel de chitosane est soluble dans une gamme de pH allant de 1 à 6. Pour un DA d'environ 40%, le sel de chitosane est soluble dans une gamme de pH allant de 1 à 7 ; pour un DA voisin de 50%, la solubilité du sel de chitosane sera même étendue à un pH de 9.
Cependant, pour une bonne efficacité de l'invention, il faut que le sel de chitosane précipite lors de la remontée de pH dans les intestins en présence des lipides libérés dans l'estomac ; il n'est donc pas souhaitable que ce dernier soit sous une forme soluble dans les intestins. Ainsi, le DA du sel de chitosane sera de préférence inférieur à 50%.
La solubilité du sel de chitosane dépend également de l'endroit de l'organisme dans lequel se trouve ledit sel. À titre indicatif, pour un sel de chitosane présentant un DA allant de 0 à 25%, la solubilité du sel de chitosane sera maximale pour un pH acide allant d'environ 1 à 4,5, ledit pH incluant celui de l'estomac. Lorsque ce même sel de chitosane est en contact avec un milieu beaucoup plus basique, par exemple lors de la remontée de pH dans les intestins, la solubilité du sel de chitosane deviendra nulle à partir d'un pH de 6,5.
La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un sel de chitosane tel que défini précédemment, pour piéger des graisses et plus particulièrement pour inhiber l'adsorption des graisses. Selon l'invention, les graisses sont notamment piégées sous la forme d'un coagulum graisseux.
Dans la présente demande, le coagulum graisseux désigne le précipité gélatineux qui se forme après contact entre le sel de chitosane de l'invention et les graisses présentes dans l'appareil digestif, après l'absorption de nourriture.
Selon l'invention, le coagulum graisseux formé entre le sel de chitosane selon l'invention et les graisses peut contenir jusqu'à 50 g de graisse par gramme de sel, et de préférence 30 g de graisse par gramme de sel.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le coagulum graisseux peut être formé au cours de la digestion, lors de la remontée de pH du sel de chitosane selon l'invention dans les intestins où le pH est supérieur ou égal à 6,5, par contact dudit sel de chitosane avec les graisses présentes dans l'appareil digestif après absorption de nourriture.
Ainsi, la présente invention concerne plus particulièrement l'utilisation d'un sel de chitosane selon l'invention pour piéger les graisses présentes dans un organisme au cours de la digestion, comme les lipides et plus particulièrement le cholestérol. Dans la présente demande, lorsque le coagulum graisseux est formé au cours de la digestion, les graisses désignent l'ensemble des graisses présentes dans l'appareil digestif après absorption de nourriture, comme par exemples les lipides comprenant le cholestérol et les triglycérides.
Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, le coagulum graisseux peut être formé lors de la préparation in vitro d'une composition à teneur en graisse amoindrie, lorsque le sel de chitosane de l'invention est mis en contact avec les graisses présentes dans une composition.
Ainsi, l'invention a encore pour objet l'utilisation d'un sel de chitosane selon l'invention pour piéger les graisses présentes dans une composition. On entend par composition n'importe quelle composition contenant des graisses de diverses origines, et notamment un aliment, de laquelle on veut extraire tout ou partie des graisses la constituant.
La présente invention concerne encore l'utilisation, telle que définie ci-dessus, d'un sel de chitosane selon l'invention pour la préparation d'une composition destinée à piéger les graisses.
L'invention concerne plus particulièrement l'utilisation telle que définie ci-dessus, pour la préparation d'une composition anti-graisse, de préférence anti-lipides y compris anti-triglycéride et/ou anticholestérol.
Selon l'invention, la composition destinée à piéger les graisses est une composition pharmaceutique, cosmétique ou alimentaire, particulièrement diététique.
L'invention a également pour objet une composition pharmaceutique, cosmétique ou diététique caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un sel de chitosane tel que défini précédemment.
La composition pharmaceutique, cosmétique ou diététique selon l'invention peut en outre comprendre un actif.
Tout actif pouvant jouer un rôle dans le domaine de la pharmacie, de la cosmétique, de l'alimentaire et particulièrement de la diététique, peut convenir dans les compositions de l'invention.
À titre d'exemple d'actif, on pourra citer au moins un oligo-élément (ou élément trace) choisi dans le groupe constitué par l'iode, le fluor, le fer, le zinc, le brome, le chrome, le nickel, l'aluminium, le silicium, le cuivre, le manganèse, le cobalt, le vanadium, le sélénium, le lithium, l'étain, le molybdène ou leurs mélanges.
Les oligo-éléments sont des éléments chimiques (métalliques ou métalloïdes) existant à l'état de traces (moins de 2%) dans l'organisme, et qui n'interviennent qu'à dose très faible dans le métabolisme des êtres vivants, mais qui sont nécessaires à leur croissance et à leur développement. Leur carence conduit à des troubles, mais leur excès aussi. Ainsi les oligo-éléments ne sont associés aux compositions de l'invention que dans des faibles doses.
À titre indicatif, on rappellera qu'une carence en fluor favorise le développement des caries dentaires ; une carence en silicium provoque des troubles de la croissance induisant des anomalies des os et des cartilages ; une carence en chrome provoque l'intolérance du glucose, une teneur en lipide exagérée dans le sérum ou encore une opacification de la cornée ; une carence en cuivre provoque l'anémie, l'ataxie, le défaut de production de mélanine et de kératinisation, etc.
L'invention concerne encore l'utilisation d'une composition telle que définie ci-dessus, comprenant en outre au moins un oligo-élément à titre d'actif, pour le bon équilibre et développement de l'organisme.
Un autre actif pouvant être ajouté dans une composition de l'invention est de la caféine et/ou du carotène. De même que pour les oligo-éléments, ces actifs ne sont ajoutés qu'en faibles quantités dans une composition de l'invention.
L'invention concerne encore l'utilisation d'une composition telle que définie ci-dessus, comprenant en outre de la caféine et/ou du carotène à titre d'actif, pour améliorer l'aspect général de la peau.
L'amélioration de l'aspect général de la peau signifie dans la présente demande une peau plus ferme, plus élastique, mieux hydratée, moins grasse et bronzant plus facilement.
La présente invention concerne également l'utilisation d'un sel de chitosane tel que défini précédemment, présentant un degré de polymérisation allant de 2 à 10, et de préférence de 2 à 8, pour la préparation d'une composition pharmaceutique ou diététique anti-douleur , de préférence destinée au traitement des rhumatismes et autres problèmes articulaires douloureux.
Les compositions de l'invention peuvent se présenter sous toutes les formes galéniques classiquement utilisées, et bien connues de l'homme de l'art, dans les domaines pharmaceutiques, cosmétiques ou alimentaires. À titre d'exemple de formulation préférée de l'invention, on pourra citer les comprimés.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les formulations contiennent 250 mg de sel de chitosane.
À titre indicatif, la posologie pourra être de 2 à 4 comprimés par jour, lesdits comprimés comprenant 250 mg de sel de chitosane.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, pour piéger les graisses présentes dans une composition, on mélange une solution de sel de chitosane tel que défini précédemment, avec ladite composition de laquelle on veut éliminer les graisses.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'invention concerne également l'utilisation d'un sel de chitosane tel que défini précédemment pour inhiber l'adsorption des acides gras provenant de l'hydrolyse des triglycérides par les lipases.
En effet, les lipases sont des enzymes hydrolytiques qui hydrolysent les triglycérides en acides gras et glycérol. Ces enzymes sont produites par le pancréas et l'intestin. Les acides gras étant beaucoup plus assimilables que les triglycérides, constituants essentiels de ce que l'on appelle les graisses, leur inhibition par le chitosane est particulièrement intéressante.
L'exemple ci-après illustre l'invention, il ne la limite en aucune façon.
Exemple 1
Procédé de préparation d'un sel de chitosane.
1-Théorie :
Le sel de chitosane est préparé dans des conditions stoéchiométriques par rapport au nombre de fonctions amines présentes sur les chaînes de chitosane.
Ainsi, il sera nécessaire de connaître le degré d'acétylation du sel de chitosane et sa teneur en eau. À une masse de chitosane pesée avec précision, on déduit la teneur en eau, mesurée par thermogravimétrie, et on calcule alors le nombre de moles de fonctions amines présentes dans cette masse en tenant compte du degré d'acétylation.
Le chitosane pesé initialement est dispersé sous agitation dans de l'eau désionisée et/ou distillée, de sorte que la concentration en polymère soit comprise entre 1 et 10%, de préférence entre 1 et 3% (en masse par volume). On ajoute alors exactement la quantité d'acide fort 0,1 ou 0,2 M, de préférence 1 ou 2 M correspondant au nombre de moles de fonctions amines calculées comme cidessus. L'agitation est menée jusqu'à totale dissolution correspondant à l'obtention d'une solution parfaitement limpide. La solution est ensuite congelée, puis lyophilisée. Le lyophilisat est enfin réduit en poudre avec un broyeur, à froid.
On peut remplacer la lyophilisation en précipitant le sel de chitosane par un solvant tel qu'un alcool comme l'alcool éthylique ou l'acétone. Après centrifugation, le produit est redispersé à nouveau dans le précipitant pour lavage, il est centrifugé une deuxième fois, puis séché à l'aide d'un quelconque moyen de séchage.
2- Résultats :
Pour cette expérience, un échantillon de 100 g chitosane présentant un degré d'acétylation de 10% et une teneur en eau de 10% a été utilisé.
La quantité de moles de protons nécessaire à l'obtention du sel de chitosane selon l'invention a pu être déterminée à partir de la formule suivante :
Dans ce cas, la quantité de moles de protons (N) nécessaire est de 0,4903 moles.
Les 100g sont dispersés dans 2L d'eau distillée, sous agitation. On ajoute alors progressivement 0,49L d'acide chlorhydrique une fois molaire et l'agitation est laissée jusqu'à complète dissolution.
Enfin, le sel de chitosane a été isolé sous forme solide après lyophilisation.
Le sel de chitosane obtenu est soluble dans un milieu présentant un pH de 1 à 6.
Procédé de préparation d'un sel de chitosane.
1-Théorie :
Le sel de chitosane est préparé dans des conditions stoéchiométriques par rapport au nombre de fonctions amines présentes sur les chaînes de chitosane.
Ainsi, il sera nécessaire de connaître le degré d'acétylation du sel de chitosane et sa teneur en eau. À une masse de chitosane pesée avec précision, on déduit la teneur en eau, mesurée par thermogravimétrie, et on calcule alors le nombre de moles de fonctions amines présentes dans cette masse en tenant compte du degré d'acétylation.
Le chitosane pesé initialement est dispersé sous agitation dans de l'eau désionisée et/ou distillée, de sorte que la concentration en polymère soit comprise entre 1 et 10%, de préférence entre 1 et 3% (en masse par volume). On ajoute alors exactement la quantité d'acide fort 0,1 ou 0,2 M, de préférence 1 ou 2 M correspondant au nombre de moles de fonctions amines calculées comme cidessus. L'agitation est menée jusqu'à totale dissolution correspondant à l'obtention d'une solution parfaitement limpide. La solution est ensuite congelée, puis lyophilisée. Le lyophilisat est enfin réduit en poudre avec un broyeur, à froid.
On peut remplacer la lyophilisation en précipitant le sel de chitosane par un solvant tel qu'un alcool comme l'alcool éthylique ou l'acétone. Après centrifugation, le produit est redispersé à nouveau dans le précipitant pour lavage, il est centrifugé une deuxième fois, puis séché à l'aide d'un quelconque moyen de séchage.
2- Résultats :
Pour cette expérience, un échantillon de 100 g chitosane présentant un degré d'acétylation de 10% et une teneur en eau de 10% a été utilisé.
La quantité de moles de protons nécessaire à l'obtention du sel de chitosane selon l'invention a pu être déterminée à partir de la formule suivante :
Dans ce cas, la quantité de moles de protons (N) nécessaire est de 0,4903 moles.
Les 100g sont dispersés dans 2L d'eau distillée, sous agitation. On ajoute alors progressivement 0,49L d'acide chlorhydrique une fois molaire et l'agitation est laissée jusqu'à complète dissolution.
Enfin, le sel de chitosane a été isolé sous forme solide après lyophilisation.
Le sel de chitosane obtenu est soluble dans un milieu présentant un pH de 1 à 6.
REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation de chitosane soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6, de préférence de 1,5 à 5, par une étape de réaction entre un échantillon de chitosane, de préférence du chitosane sous forme amine libre, et un acide fort, caractérisé en ce que la quantité d'acide fort ajouté dans le milieu réactionnel est telle que le nombre de moles de protons fourni par l'acide (N) est égal à la formule (I):
où M est égale à la masse de l'échantillon de chitosane exprimée en gramme, DA correspond au degré d'acétylation de l'échantillon de chitosane exprimé en % en nombre, et % H20 correspond à la teneur en eau de l'échantillon de chitosane exprimée en pourcentage en masse.
1. Procédé de préparation de chitosane soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6, de préférence de 1,5 à 5, par une étape de réaction entre un échantillon de chitosane, de préférence du chitosane sous forme amine libre, et un acide fort, caractérisé en ce que la quantité d'acide fort ajouté dans le milieu réactionnel est telle que le nombre de moles de protons fourni par l'acide (N) est égal à la formule (I):
où M est égale à la masse de l'échantillon de chitosane exprimée en gramme, DA correspond au degré d'acétylation de l'échantillon de chitosane exprimé en % en nombre, et % H20 correspond à la teneur en eau de l'échantillon de chitosane exprimée en pourcentage en masse.
Claims (20)
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de moles de protons fourni par l'acide (N) est égal à la valeur déterminée par la formule (I) plus ou moins 1%, de préférence plus ou moins 0,1%.
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acide fort est un acide minéral fort.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acide fort est un acide organique fort.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce le volume réactionnel est choisi de sorte que le pH du milieu réactionnel est supérieur à 2, de préférence supérieur à 3.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le pH du milieu réactionnel est inférieur à 5.7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'échantillon de chitosane présente un degré de polymérisation allant de 11 à 5000, de préférence de 50 à 3000, et plus préférentiellement de 100 à 2000.
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'échantillon de chitosane présente un degré de polymérisation allant de 1 à 10, de préférence de 2 à 8.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'échantillon de chitosane présente un degré d'acétylation allant de 0 à 60%, de préférence de 0 à 40%, et plus préférentiellement de 0 à25%.
- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième étape d'isolation du sel de chitosane obtenu.11. Sel de chitosane susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 et se présentant sous une forme soluble dans un milieu présentant un pH allant de 1 à 6 et de préférence de 1,5 à5.
- 12. Sel de chitosane selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste en un sel d'acide fort.
- 13. Sel de chitosane selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il présente un pK intrinsèque allant de 6,4 à 6,8.
- 14. Utilisation d'un sel de chitosane selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, pour piéger des graisses, et plus particulièrement pour inhiber l'adsorption des graisses.15. Utilisation selon la revendication 14, caractérisée en ce que les graisses sont piégées sous la forme d'un coagulum graisseux formé par contact entre le sel de chitosane et lesdites graisses, ledit coagulum graisseux pouvant contenir jusqu'à 50 g de graisse par gramme de sel, et de préférence 30 g de graisse par gramme de sel.
- 16. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, pour piéger les graisses présentes dans un organisme au cours de la digestion, comme les lipides et plus particulièrement le cholestérol.
- 17. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, pour piéger les graisses présentes dans une composition, et de préférence dans un aliment.
- 18. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, pour la préparation d'une composition destinée à piéger les graisses.19. Utilisation selon la revendication 18, pour la préparation d'une composition anti-graisse, de préférence anti-lipides y compris anti-triglycéride et/ou anticholestérol.
- 20. Utilisation selon la revendication 19, caractérisée en ce que la composition est une composition pharmaceutique, cosmétique ou alimentaire, particulièrement diététique.
- 21. Composition pharmaceutique, cosmétique ou alimentaire, particulièrement diététique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un sel de chitosane selon l'une des revendications 11 à 13.
- 22. Composition pharmaceutique, cosmétique ou alimentaire selon la revendication 21, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un actif.23. Composition selon la revendication 22, caractérisée en ce que l'actif consiste en au moins un oligo-élément choisi dans le groupe constitué par l'iode, le fluor, le fer, le zinc, le brome, le chrome, le nickel, l'aluminium, le silicium, le cuivre, le manganèse, le cobalt, le vanadium, le sélénium, le lithium, l'étain, le molybdène ou leurs mélanges.
- 24. Utilisation d'une composition selon la revendication 23, pour le bon équilibre et développement de l'organisme.
- 25. Composition selon la revendication 22, caractérisée en ce que l'actif est de la caféine et/ou du carotène.
- 26. Utilisation d'une composition selon la revendication 25, pour améliorer l'aspect général de la peau.27. Utilisation d'un sel de chitosane selon l'une des revendications 11 à 13, présentant un degré de polymérisation allant de 2 à 10 et de préférence de 2 à 8, pour la préparation d'une composition pharmaceutique ou alimentaire anti-douleur , de préférence destinée au traitement des rhumatismes ou tout autre problème articulaire douloureux.
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