FR3000688A1 - Procede pour activer une reaction chimique, melange activable par ce procede et dispostiif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Procede pour activer une reaction chimique, melange activable par ce procede et dispostiif pour la mise en oeuvre de ce procede Download PDF

Info

Publication number
FR3000688A1
FR3000688A1 FR1350131A FR1350131A FR3000688A1 FR 3000688 A1 FR3000688 A1 FR 3000688A1 FR 1350131 A FR1350131 A FR 1350131A FR 1350131 A FR1350131 A FR 1350131A FR 3000688 A1 FR3000688 A1 FR 3000688A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
reagents
drops
gaseous precursor
reagent
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1350131A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3000688B1 (fr
Inventor
Olivier Couture
Mickael Tanter
Patrick Tabeling
Janine Cossy
Mathias Fink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville Paris
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville Paris
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM, Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville Paris filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR1350131A priority Critical patent/FR3000688B1/fr
Priority to US14/759,584 priority patent/US9545375B2/en
Priority to JP2015551217A priority patent/JP6469584B2/ja
Priority to EP14701806.3A priority patent/EP2943274A1/fr
Priority to PCT/FR2014/050004 priority patent/WO2014108627A1/fr
Publication of FR3000688A1 publication Critical patent/FR3000688A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3000688B1 publication Critical patent/FR3000688B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0002Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy
    • A61K9/0009Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy involving or responsive to electricity, magnetism or acoustic waves; Galenical aspects of sonophoresis, iontophoresis, electroporation or electroosmosis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A61K41/0028Disruption, e.g. by heat or ultrasounds, sonophysical or sonochemical activation, e.g. thermosensitive or heat-sensitive liposomes, disruption of calculi with a medicinal preparation and ultrasounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30Micromixers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30Micromixers
    • B01F33/302Micromixers the materials to be mixed flowing in the form of droplets
    • B01F33/3021Micromixers the materials to be mixed flowing in the form of droplets the components to be mixed being combined in a single independent droplet, e.g. these droplets being divided by a non-miscible fluid or consisting of independent droplets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71Feed mechanisms
    • B01F35/713Feed mechanisms comprising breaking packages or parts thereof, e.g. piercing or opening sealing elements between compartments or cartridges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/10Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00628Controlling the composition of the reactive mixture
    • B01J2208/00646Means for starting up the reaction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00716Means for reactor start-up
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00925Irradiation
    • B01J2219/00932Sonic or ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0875Gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0877Liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0881Two or more materials
    • B01J2219/0888Liquid-liquid

Abstract

Procédé dans lequel on émet des ultrasons dans un mélange contenant des premier et deuxième réactifs (A, B) dans des phases distinctes initialement séparées par une barrière de précurseur gazeux liquide (3), les ultrasons ayant un niveau d'énergie suffisant pour vaporiser le précurseur gazeux, de façon à mettre en contact les réactifs et activer ainsi une réaction chimique entre eux.

Description

Procédé pour activer une réaction chimique, mélange activable par ce procédé et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention est relative aux procédés pour activer des réactions chimiques, aux mélanges activables par de tels procédés et aux dispositifs pour la mise en oeuvre de tels procédés.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION L'activation de réactions chimiques entre réactifs se fait habituellement par mise en contact des réactifs. Les procédés utilisés actuellement pour cette mise en contact ne permettent toutefois pas de contrôler précisément, spatialement et temporellement, le démarrage de la réaction chimique entre les réactifs. OBJETS ET RESUME DE L'INVENTION La présente invention a notamment pour but de résoudre ce problème technique.
A cet effet, l'invention propose un procédé pour activer une réaction chimique dans un mélange contenant au moins des premier et deuxième réactifs dans des phases distinctes initialement séparées par au moins une barrière de précurseur gazeux liquide vaporisable par ultrasons, le procédé comportant une étape d'activation dans laquelle on émet des ultrasons dans le mélange, avec un niveau d'énergie suffisant pour vaporiser le précurseur gazeux, de façon à mettre en contact lesdits réactifs. Grâce à ces dispositions, dès l'activation de 30 l'émulsion par les ultrasons, les réactifs sont mis en contact intime sous l'effet de la vaporisation du précurseur gazeux, ce qui permet : - d'obtenir une réaction très rapide entre les réactifs, - de contrôler très précisément l'instant de démarrage de 35 la réaction chimique, avec une précision pouvant être par exemple de l'ordre de la microseconde, - et/ou de former, par la réaction entre les réactifs, un produit qui est utilisé rapidement sur le lieu même de sa formation, ce qui peut s'avérer particulièrement intéressant notamment lorsque ce produit est instable ou lorsqu'il est difficile à faire transiter jusqu'au lieu de son utilisation (par exemple, produit gazeux ou non soluble ou non-encapsulable), ou lorsqu'il est particulièrement dangereux et pourrait être nuisible au milieu dans lequel il doit transiter avant d'arriver à la zone cible d'utilisation. L'invention peut également s'avérer particulièrement utile pour étudier la cinétique des réactions chimiques, notamment du fait que l'instant de 15 démarrage de la réaction est parfaitement contrôlé. Dans divers modes de réalisation du procédé selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - on émet les ultrasons de façon localisée dans un 20 milieu comportant le mélange, de façon à n'activer la réaction entre les réactifs que dans une zone cible donnée; - lesdits réactifs sont initialement contenus dans une émulsion comprenant, dans une solution externe, des gouttes comprenant au moins le premier réactif et ledit 25 précurseur gazeux, encapsulés par au moins un émulsifiant ; - les réactifs sont initialement contenus dans un micro-conduit et séparés par au moins une goutte de précurseur gazeux, et ladite au moins une goutte de précurseur gazeux est vaporisée lors de l'étape 30 d'activation. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un mélange activable par ultrasons contenant au moins des premier et deuxième réactifs dans des phases distinctes séparées par au moins une barrière de précurseur gazeux 35 liquide vaporisable par ultrasons, lesdits premier et deuxième réactifs étant adaptés pour réagir entre eux. Dans divers modes de réalisation du mélange activable selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions 5 suivantes : - les premier et deuxième réactifs sont contenus dans un micro-conduit et séparés par au moins une goutte de précurseur gazeux ; - les premier et deuxième réactifs sont contenus 10 dans une émulsion comprenant, dans une solution externe, des gouttes comprenant au moins le premier réactif et ledit précurseur gazeux, encapsulés par au moins un émulsifiant ; - lesdites gouttes comportent une première membrane externe d'émulsifiant et contiennent des premières 15 gouttes primaires contenant le premier réactif et des deuxièmes gouttes primaires contenant le deuxième réactif, lesdites premières et deuxièmes gouttes primaires étant délimitées chacune par une deuxième membrane d'émulsifiant et étant en émulsion dans le précurseur gazeux ; 20 - lesdites gouttes sont réparties entre des premier et deuxième groupes de gouttes, les gouttes du premier groupe contenant le premier réactif et les gouttes du deuxième groupe contenant le deuxième réactif ; - lesdites gouttes comporte une première membrane 25 externe d'émulsifiant et contient des gouttes primaires en émulsion dans le précurseur gazeux, lesdites gouttes membrane soit le primaires étant délimitées par une deuxième d'émulsifiant et contenant soit deuxième réactif ; le premier réactif, 30 - le deuxième réactif est contenu dans la solution externe ; - lesdites gouttes comportent une première membrane externe d'émulsifiant et contiennent des gouttes primaires délimitées par une deuxième membrane 35 d'émulsifiant, lesdites gouttes primaires étant en émulsion dans le précurseur gazeux et les gouttes primaires d'au moins certaines desdites gouttes contenant le premier réactif ; - ledit précurseur gazeux forme une barrière 5 contre la diffusion des premier et deuxième réactifs ; - lesdites gouttes ont un diamètre inférieur à 20 pm et lesdites gouttes primaires ont un diamètre inférieur à 5 pm ; - le précurseur gazeux est une huile fluorée ; 10 - le précurseur gazeux est un perfluorocarbone ; - le précurseur gazeux est du perfluorohexane et/ou du perfluoropentane ; - la membrane externe des gouttes comporte un premier émulsifiant ; 15 - la membrane des gouttes primaires contient un surfactant fluoré ; - le surfactant fluoré contient du poly(perfluoropropylène glycol) carboxylate ; - le surfactant fluoré est obtenu à partir de 20 poly(perfluoropropylène glycol) carboxylate, de perfluorocarbone et d'hydroxyde d'ammonium ; - les gouttes primaires contiennent un liquide interne et le premier réactif contenu dans les gouttes primaires est en solution dans le liquide interne. 25 Enfin, l'invention a encore pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit ci-dessus, comprenant : - au moins un micro-conduit comprenant les premier et deuxième réactifs et au moins une goutte de 30 précurseur gazeux liquide séparant les premier et deuxième réactifs, - au moins un transducteur acoustique adapté pour émettre des ultrasons vers la goutte de précurseur gazeux pour la vaporiser. 35 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de trois de ses modes de réalisation, donnés à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue schématique d'une solution contenant des microgouttes en émulsion, utilisable dans une première forme de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique d'une microgoutte de l'émulsion de la figure 1, - la figure 3 est un schéma de principe montrant un dispositif ultrasonore permettant d'activer localement une émulsion contenant des microgouttes telles que celle de la figure 1, - la figure 4 est un schéma fonctionnel du dispositif de la figure 3, - les figures 5 et 6 illustrent l'activation ultrasonore de l'émulsion de la figure 2, - la figure 7 est une vue schématique d'une microgoutte de l'émulsion de la figure 1, selon une variante de la première forme de réalisation de l'invention, - la figure 8 est une vue schématique de deux 25 microgouttes de l'émulsion de la figure 1, selon une autre variante de la première forme de réalisation de l'invention, - la figure 9 montre un exemple de dispositif microfluidique contenant un mélange multiphasique 30 utilisable dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, - et la figure 10 est une vue similaire à la figure 9, illustrant l'activation ultrasonore du mélange multiphasique dans le dispositif de la figure 9. 35 DESCRIPTION PLUS DETAILLEE Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La présente invention propose un procédé pour 5 activer une réaction chimique entre au moins des premier et deuxième réactifs A, B par des ultrasons. D'une façon générale, les réactifs A, B sont initialement contenus dans un mélange multiphasique et séparés par un précurseur gazeux liquide, qui peut être 10 vaporisé par ultrasons pour faire réagir les réactifs A, B entre eux. deux formes de réalisations de l'invention, ainsi que des variantes, vont être maintenant décrites. Première forme de réalisation : Comme représenté schématiquement sur les figures 1 15 et 2 pour une première forme de réalisation de l'invention, cette émulsion comporte des microgouttes 1 en émulsion dans une solution 2, par exemple une solution aqueuse. Ces microgouttes 1 peuvent avoir par exemple un diamètre D inférieur à 20 pm. 20 Le diamètre D est de préférence inférieur à 10 pm, par exemple inférieur à 8 pm et notamment de l'ordre de 5 pm. Les microgouttes 1 comprennent une paroi externe 4 sensiblement sphérique, réalisée par un premier 25 émulsifiant, notamment un surfactant tel que par exemple le « Pluronic F68,0 ». Dans la première forme de réalisation représentée sur la figure 2, l'émulsion est double, de sorte que les microgouttes 1 forment une émulsion secondaire, et la paroi 30 externe 4 (liquide comme la paroi d'une bulle) de chaque microbulle encapsule un liquide précurseur gazeux 3 vaporisable par ultrasons contenant une émulsion primaire de gouttes primaires 5. Le précurseur gazeux peut être une huile fluorée, 35 notamment un perfluorocarbone, par exemple du perfluorohexane ou le perfluoropentane. Les gouttes primaires 5 ont un diamètre inférieur à 5 pm, de préférence de 0,3 à 1 pm, par exemple de l'ordre de 500 nm. Ces gouttes primaires 5 présentent chacune une paroi externe 7 sensiblement sphérique (liquide comme la paroi d'une bulle) qui est formée par un deuxième émulsifiant, par exemple un surfactant fluoré tel que du poly(perfluoropropylène glycol) carboxylate (commercialisé par la société Du Pont sous la marque « Krytox 157 FSH (D)».
Plus précisément, le surfactant fluoré peut être préparé à partir de poly(perfluoropropylène glycol) carboxylate, de perfluorocarbone et d'hydroxyde d'ammonium. A titre d'exemple, ce surfactant peut être obtenu en ajoutant à 10 mg de perfluorohexane, 10 mg de Krytox 157 FSH CD, et 10 ml d'hydroxyde d'ammonium (voir Holze et al, « Biocompatible surfactants for water-in-fluorocarbon emulsions », Lab Chip, 2008, 1632-1639, The Royal Society of Chemistry 2008). La paroi externe 7 encapsule un liquide interne 6, par exemple de l'eau ou plus généralement une solution aqueuse, qui contient un agent actif. En l'occurrence, dans la première forme de réalisation de l'invention, les gouttes primaires se répartissent en deux groupes : un groupe de premières gouttes primaires dans lesquelles l'agent actif est un premier réactif A, et un groupe de deuxièmes gouttes primaires dans lesquelles l'agent actif est deuxième réactif B. Les premier et de réactifs A, B sont adaptés pour réagir entre eux de façon à former un produit de réaction C, qui peut être un agent actif, par exemple un médicament ou un marqueur que l'on souhaite délivrer en un endroit précis du corps d'un patient. L'agent actif C peut par exemple être cytotoxique puissant à courte durée de vie. Par exemple, les réactifs A et B peuvent être par 35 exemple: A : 3-azido-7-hydroxy-2H-chromen-2-one et B : 3- Hydroxy-2',3',2",3"-tetramethoxy-7,8-didehydro-1,2:5,6- dibenzocyclota-1,5,6-triene qui réagissent ensemble pour donner un produit fluorescent. Les réactifs A et/ou B peuvent être hydrophiles. En 5 variante, ils peuvent éventuellement être hydrophobes, auquel cas ils peuvent être par exemple : - soit en solution dans un liquide interne 6 non aqueux, par exemple une huile fluorée, - soit en émulsion dans un liquide interne 6 10 aqueux, l'agent actif étant alors encapsulé (avec une huile fluorée par exemple) dans des gouttes de taille inférieure à 1 pm (par exemple de 0,3 à 0,4 pm) en émulsion dans le liquide interne. Compte tenu du fait que les gouttes primaires sont 15 en émulsion dans le liquide interne 6, les premières et deuxièmes gouttes primaires sont mélangées intimement. De plus, la stabilité de l'émulsion double selon l'invention est particulièrement grande puisque le précurseur gazeux forme une barrière pour la diffusion des 20 réactifs A et B et évite qu'ils ne réagissent entre eux prématurément, ce qui permet d'allonger la durée de vie du produit entre sa fabrication et son utilisation, et d'éviter un relargage involontaire des réactifs A, B et / ou une formation et une diffusion du produit de réaction C 25 en dehors de la zone cible. L'émulsion double décrite ci-dessus peut être obtenue par exemple comme décrit dans le document W02011/007082A1. Lors de l'utilisation de l'émulsion activable par 30 ultrasons, cette émulsion peut par exemple être diffusée dans un milieu 29 (solide ou non - par exemple une partie du corps d'un patient ou tout autre milieu) et certaines des microgouttes situées au niveau d'une zone cible 30 du milieu 29, peuvent être alors activées en les faisant 35 éclater sous l'effet d'ultrasons.
Dans un exemple de réalisation, il peut s'agir d'ultrasons focalisés qui sont émis par exemple par un dispositif ultrasonore 21 tel que celui représenté sur la figure 3. Il ne s'agit néanmoins que d'un exemple de réalisation, et l'invention n'est pas limitée à cet exemple. Ce dispositif ultrasonore 21 peut être notamment un échographe d'imagerie comportant : - un réseau 22 de transducteurs ultrasonores, par exemple un réseau linéaire du type de ceux couramment utilisés en échographie, comprenant un nombre n de transducteurs ultrasonores 22a (par exemple de l'ordre de 100 à 300 transducteurs, émettant par exemple à environ 2,5 MHz), le réseau 22 de transducteurs étant adapté pour être mis en contact avec un milieu 29, - une baie électronique 23 commandant le réseau 22 de transducteurs en émission et pouvant acquérir des signaux captés par ce réseau, - un micro-ordinateur 24 pour commander la baie électronique 23, le micro-ordinateur 24 comportant une interface utilisateur qui inclut un écran 25 sur lequel peuvent être visualisées des images échographiques prises au moyen du réseau 22 de transducteurs, et ladite interface utilisateur comportant également par exemple un clavier 26 associé à une souris ou similaire (non représentée) et le cas échéant un dispositif de pointage 27 tel qu'un stylo optique ou similaire, qui permet par exemple à un opérateur 28 de délimiter une zone sur l'écran 25, comme il sera expliqué plus loin.
La baie électronique 23 et le micro-ordinateur 24 forment ensemble un dispositif de commande adapté pour commander le réseau 22 de transducteurs et acquérir et traiter des signaux venant de ce réseau. Eventuellement, on pourrait faire assurer les fonctions de la baie électronique 23 et du micro-ordinateur 24 par un seul dispositif électronique. Comme représenté sur le figure 4, la baie électronique 23 peut comporter par exemple : - n convertisseurs analogique/digital 31 (A/D15 A/D,) individuellement connectés (par exemple par un câble) aux n transducteurs (Ti-T,) du réseau 22 de transducteurs ; - n mémoires tampon 32 (B1-B,) respectivement connectés aux convertisseurs analogique/digital 31, - une unité centrale électronique 33 (CPU) 10 communiquant avec les mémoires tampon 32 et le micro-ordinateur 24, - une mémoire centrale 34 (MEM) connectée à l'unité centrale 33, - un processeur de traitement de signal 35 (DSP) 15 connecté à l'unité centrale 33. Le dispositif 21 peut être initialement utilisé classiquement en mode d'imagerie échographique, pour visualiser une image de la cible 30 sur l'écran 25. L'opérateur 28 peut par exemple délimiter la zone cible 30 20 en traçant son contour sur l'écran 25, par exemple grâce au stylo optique 27 susmentionné ou à tout autre interface utilisateur servant de dispositif de pointage. Lorsque la zone cible 30 a été délimitée par l'opérateur, il déclenche l'étape d'activation de 25 l'émulsion en faisant émettre successivement des faisceaux ultrasonores d'activation, focalisés en différents points de ladite zone cible 30, de façon que toute la zone cible 30 reçoive des ultrasons permettant de faire éclater les microgouttes 1 qu'elle contient en vaporisant le précurseur 30 gazeux 3 des ces microgouttes, comme symbolisé en 9 sur la figure 5, et en laissant subsister pendant quelques nanosecondes ou microsecondes un amas 8 de gouttes primaires 5. La vaporisation du perfluorocarbone a lieu en un temps très court, de l'ordre d'une période des 35 ultrasons, soit de l'ordre de la microseconde.
L'encapsulation des gouttes primaires 5 n'étant plus effective avec une phase gazeuse, et la vaporisation du perfluorocarbone étant un phénomène violent, les réactifs A, B initialement contenus dans les gouttes primaires 5 sont libérés quasi-instantanément. A la suite de cette libération quasi instantanée et du fait que les gouttes primaires 5 contenant les réactifs A et B sont initialement intimement mélangés et distants au plus de quelques nanomètres, les réactifs A et B réagissent 10 pour donner immédiatement le produit C en une durée de l'ordred de la microseconde (comme symbolisé en 10, figure 6) . Ce temps de réaction de l'ordre de la microseconde est particulièrement rapide dans le contexte de la chimie 15 (par exemple, les méthodes classiques de déclenchement rapide de réaction, comme le "stop flow" ou les puces microfluidiques opèrent dans des domaines temporels au delà de la milliseconde). Chaque faisceau ultrasonore d'activation présente 20 une durée et une puissance dimensionnées pour activer l'émulsion comme décrit ci-dessus, sans endommager le milieu 29. Par exemple, chaque faisceau ultrasonore d'activation a une durée de 1 à 1000 ps, notamment de 10 à 1000 ps (microsecondes) et ledit faisceau ultrasonore 25 d'activation présente une puissance telle qu'il exerce dans les tissus une pression inférieure à 8 MPa, notamment inférieure à 6 MPa (méga Pascals), ce qui correspond aux puissances d'imagerie classiques. Comme déjà expliqué ci-dessus, l'invention permet 30 ainsi d'amener jusqu'à la zone cible des agents actifs C qu'il n'était précédemment pas possible d'acheminer, par exemple des agents instables ou non solubles ou gazeux ou particulièrement dangereux ou non encapsulables par émulsion, en transportant les réactifs A et B dans 35 l'émulsion (A et B étant stables et de préférence solubles ou au moins encapsulables par émulsion) puis en formant ces agents actifs C localement dans la zone cible d'utilisation par activation ultrasonique de l'émulsion. De plus, la focalisation des ultrasons par le contrôle 5 de la phase des transducteurs, permet de localiser l'effet des ultrasons dans une zone dont la taille peut être de l'ordre de la longueur d'onde (par exemple, de l'ordre de 300 microns à 5 MHz dans l'eau), ce qui permet de contrôler la zone de formation de l'agent actif C au niveau du 10 millimètre et évite d'affecter des zones où il n'est pas nécessaire d'administrer l'agent actif C. L'invention n'est pas limitée à des doubles émulsions eau - perfluorocarbone - eau, mais s'applique aussi aux doubles émulsions huile - perfluorocarbone - eau 15 ou huile - perfluorocarbone - huile. Le perfluorocarbone peut aussi être remplacé par un autre précurseur gazeux activable par ultrasons. Par ailleurs, l'émulsion selon l'invention permet aussi de faire réagir ensemble plus de deux réactifs, mais 20 permet plus généralement de déclencher par ultrasons au moins une réaction chimique entre n réactifs A, B, D,... qui sont initialement séparés les uns des autres par au moins une membrane d'émulsifiant, cette réaction ou ces réactions étant déclenchée par destruction de ladite au 25 moins une membrane d'émulsifiant sous l'effet des ultrasons. Ainsi, dans le cas d'au moins trois réactifs A, B, D,... ces réactifs peuvent être initialement encapsulés séparément dans les gouttes primaires 5. Dans ce cas, on 30 peut soit déclencher instantanément une réaction A + B + D -> C, ou bien, lorsque les réactifs A, B, D sont encapsulés dans des gouttes primaires de diamètres respectifs différents, il est possible de larguer de manière séquentielles les différents composés A, B, D,... de 35 la réaction, par exemple en appliquant séquentiellement des pressions ultrasonores différentes. Il est ainsi possible de réaliser des réactions plus complexes de type A+B -> X, X+D-> C, ou autres. Par ailleurs, les réactifs A, B, D,... ne sont pas 5 forcément contenus tous dans les mêmes microgouttes 1 de l'émulsion : - comme représenté sur la figure 7, l'un des réactifs peut être dans la solution 1 (le réactif B dans l'exemple de la figure 7 qui est un exemple à deux réactifs) ; 10 - comme représenté sur la figure 8, les réactifs peuvent être dans des microgouttes 1 différentes. Les microgouttes 1 des forme de réalisation des figures 7 et 8 peuvent avoir une structure d'émulsion double telle que précédemment décrite, comme représenté sur 15 les dessins, mais elles pourraient éventuellement être des émulsions simples (le réactif A étant directement en solution dans le précurseur gazeux dans le cas de la figure 7, et les réactifs A, B étant directement en solution dans le précurseur gazeux de leurs microgouttes respectives dans 20 le cas de la figure 8). Par ailleurs, l'invention peut être mise en oeuvre avec tout autre type de dispositif ultrasonore autre qu'un échographe d'imagerie, par exemple un transducteur mono-élément ou un ou des transducteur(s) de surface.
25 Deuxième forme de réalisation : Dans le deuxième forme de réalisation de l'invention, représentée sur la figure 9, l'invention peut être mise en oeuvre dans un dispositif microfluidique 40 comprenant au moins un micro-conduit 41, ayant un diamètre 30 ou diamètre équivalent D pouvant être par exemple de l'ordre de 5 à 20 microns et contenant les premier et deuxième réactifs A, B susmentionnés sous forme de deux phases liquides distinctes séparées par au moins une goutte dudit précurseur gazeux liquide 3. Le dispositif 40 peut en 35 outre comporter au moins un transducteur acoustique 42 adapté pour émettre des ultrasons vers la goutte de précurseur gazeux 3 pour la vaporiser. Lorsque la goutte de précurseur gazeux est vaporisée par émission d'ultrasons à partir du transducteur 42 (figure 10), les réactifs A et B réagissent très rapidement comme expliqué ci-dessus pour la première forme de réalisation de l'invention, pour former le produit de réaction C. 15

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé pour activer une réaction chimique dans un mélange contenant au moins des premier et deuxième réactifs (A, B) dans des phases distinctes initialement séparées par au moins une barrière de précurseur gazeux liquide (3) vaporisable par ultrasons, le procédé comportant une étape d'activation dans laquelle on émet des ultrasons dans le mélange, avec un niveau d'énergie suffisant pour vaporiser le précurseur gazeux, de façon à mettre en contact lesdits réactifs.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on émet les ultrasons de façon localisée dans un milieu comportant le mélange, de façon à n'activer la réaction entre les réactifs que dans une zone cible donnée.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel lesdits réactifs sont initialement contenus dans une émulsion comprenant, dans une solution externe (2), des gouttes (1) comprenant au moins le premier réactif (A) et ledit précurseur gazeux (3), encapsulés par au moins un émulsifiant (4, 7).
  4. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les réactifs (A, B) sont initialement contenus dans un micro-conduit et séparés par au moins une goutte de précurseur gazeux (3), et ladite au moins une goutte de précurseur gazeux est vaporisée lors de l'étape d'activation.
  5. 5. Mélange activable par ultrasons contenant au moins des premier et deuxième réactifs (A, B) dans des phases distinctes séparées par au moins une barrière de précurseur gazeux liquide (3) vaporisable par ultrasons, lesdits premier et deuxième réactifs étant adaptés pour réagir entre eux.
  6. 6. Mélange selon la revendication 5, dans lequel les premier et deuxième réactifs sont contenus dans un 35 micro-conduit (41) et séparés par au moins une goutte deprécurseur gazeux (3).
  7. 7. Mélange selon la revendication 5, dans lequel les premier et deuxième réactifs sont contenus dans une émulsion comprenant, dans une solution externe (2), des 5 gouttes comprenant au moins le premier réactif (A) et ledit précurseur gazeux (3) , encapsulés par au moins un émulsifiant.
  8. 8. Mélange selon la revendication 7, dans lequel lesdites gouttes (1) comportent une première membrane 10 externe d'émulsifiant (4) et contiennent des premières gouttes primaires (6) contenant le premier réactif (A) et des deuxièmes gouttes primaires (6) contenant le deuxième réactif (B), lesdites premières et deuxièmes gouttes primaires étant délimitées chacune par une deuxième 15 membrane d'émulsifiant (7) et étant en émulsion dans le précurseur gazeux (3).
  9. 9. Mélange selon la revendication 7, dans lequel lesdites gouttes (1) sont réparties entre des premier et deuxième groupes de gouttes, les gouttes (1) du premier 20 groupe contenant le premier réactif (A) et les gouttes (1) du deuxième groupe contenant le deuxième réactif (B).
  10. 10.Mélange selon la revendication 9, dans lequel lesdites gouttes (1) comporte une première membrane (4) externe d'émulsifiant et contient des gouttes primaires (6) 25 en émulsion dans le précurseur gazeux (3), lesdites gouttes primaires étant délimitées par une deuxième membrane d'émulsifiant (7) et contenant soit le premier réactif (A), soit le deuxième réactif (B).
  11. 11.Mélange selon la revendication 7, dans lequel le 30 deuxième réactif (B) est contenu dans la solution externe (2).
  12. 12.Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 4, comprenant : - au moins un micro-conduit (41) comprenant les 35 premier et deuxième réactifs (A, B) et au moins une gouttede précurseur gazeux liquide (3) séparant les premier et deuxième réactifs (A, B), - au moins un transducteur acoustique (42) adapté pour émettre des ultrasons vers la goutte de précurseur 5 gazeux (3) pour la vaporiser.
FR1350131A 2013-01-08 2013-01-08 Procede pour activer une reaction chimique, melange activable par ce procede et dispostiif pour la mise en oeuvre de ce procede Expired - Fee Related FR3000688B1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1350131A FR3000688B1 (fr) 2013-01-08 2013-01-08 Procede pour activer une reaction chimique, melange activable par ce procede et dispostiif pour la mise en oeuvre de ce procede
US14/759,584 US9545375B2 (en) 2013-01-08 2014-01-03 Method for activating a chemical reaction, solution that can be activated by said method and device for implementing said method
JP2015551217A JP6469584B2 (ja) 2013-01-08 2014-01-03 化学反応を活性化する方法、この方法により活性化させられ得る溶液、及びこの方法を行うためのデバイス
EP14701806.3A EP2943274A1 (fr) 2013-01-08 2014-01-03 Procédé pour activer une réaction chimique, solution activable par ce procédé et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
PCT/FR2014/050004 WO2014108627A1 (fr) 2013-01-08 2014-01-03 Procédé pour activer une réaction chimique, solution activable par ce procédé et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1350131A FR3000688B1 (fr) 2013-01-08 2013-01-08 Procede pour activer une reaction chimique, melange activable par ce procede et dispostiif pour la mise en oeuvre de ce procede

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3000688A1 true FR3000688A1 (fr) 2014-07-11
FR3000688B1 FR3000688B1 (fr) 2016-09-30

Family

ID=48083314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1350131A Expired - Fee Related FR3000688B1 (fr) 2013-01-08 2013-01-08 Procede pour activer une reaction chimique, melange activable par ce procede et dispostiif pour la mise en oeuvre de ce procede

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9545375B2 (fr)
EP (1) EP2943274A1 (fr)
JP (1) JP6469584B2 (fr)
FR (1) FR3000688B1 (fr)
WO (1) WO2014108627A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6244738B1 (en) * 1998-06-11 2001-06-12 Hitachi, Ltd. Stirrer having ultrasonic vibrators for mixing a sample solution
GB2453534A (en) * 2007-10-08 2009-04-15 Shaw Stewart P D Method for adding solutions to droplets in a microfluidic environment using electric potentials or ultrasound
WO2011007082A1 (fr) * 2009-07-17 2011-01-20 Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs - Emulsion activable par ultrasons et son procede de fabrication

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MXPA04007188A (es) * 2002-01-24 2005-10-18 Barnes Jewish Hospital Agentes para imagen dirigidos a integrina.
US20080213355A1 (en) * 2005-07-22 2008-09-04 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Method and System for in Vivo Drug Delivery
CA2640024A1 (fr) * 2006-01-27 2007-08-09 President And Fellows Of Harvard College Coalescence de gouttelettes fluidiques
JP2007197403A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Hitachi Ltd 薬物キャリアー及び超音波装置
FR2935604B1 (fr) 2008-09-08 2012-01-06 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositif de marquage d'un milieu, et marqueur utilisable dans un tel procede
WO2010123918A1 (fr) * 2009-04-20 2010-10-28 Drexel University Encapsulation de microbulles dans le coeur aqueux de microcapsules
WO2011028539A1 (fr) * 2009-09-02 2011-03-10 Quantalife, Inc. Système de mélange de fluides par coalescence d'émulsions multiples
US20110104069A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 The Ohio State University Multi-functional biodegradable particles for selectable targeting, imaging, and therapeutic delivery and use thereof for treating ocular disorders
GB201119032D0 (en) * 2011-11-03 2011-12-14 Isis Innovation Multisomes: encapsulated droplet networks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6244738B1 (en) * 1998-06-11 2001-06-12 Hitachi, Ltd. Stirrer having ultrasonic vibrators for mixing a sample solution
GB2453534A (en) * 2007-10-08 2009-04-15 Shaw Stewart P D Method for adding solutions to droplets in a microfluidic environment using electric potentials or ultrasound
WO2011007082A1 (fr) * 2009-07-17 2011-01-20 Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs - Emulsion activable par ultrasons et son procede de fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
US9545375B2 (en) 2017-01-17
US20150343412A1 (en) 2015-12-03
EP2943274A1 (fr) 2015-11-18
JP6469584B2 (ja) 2019-02-13
JP2016506300A (ja) 2016-03-03
FR3000688B1 (fr) 2016-09-30
WO2014108627A1 (fr) 2014-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2948024A1 (fr) Emulsion activable par ultrasons et son procede de fabrication.
US10493038B2 (en) Formulation of acoustically activatable particles having low vaporization energy and methods for using same
US9532769B2 (en) Systems, methods, and computer readable media for high frequency contrast imaging and image-guided therapeutics
JP5689416B2 (ja) 超音波仲介による薬送達
CH694520A5 (fr) Dispositif implantable pour l'administration d'un médicament par microencapsulation.
US20080213355A1 (en) Method and System for in Vivo Drug Delivery
EP2732078B1 (fr) Procédés de fabrication de compositions nanocristallines au moyen d'énergie acoustique focalisée
FR3000688A1 (fr) Procede pour activer une reaction chimique, melange activable par ce procede et dispostiif pour la mise en oeuvre de ce procede
Chen et al. Engineering the echogenic properties of microfluidic microbubbles using mixtures of recombinant protein and amphiphilic copolymers
WO2010026357A1 (fr) Procede et dispositif de marquage d'un milieu, et marqueur utilisable dans un tel procede.
WO2013140175A1 (fr) Appareil et procédé de manipulation de particules entraînées
US20180099059A1 (en) Methods and apparatus for cell tracking and molecular imaging
US20180132825A1 (en) Ultrasonic Diagnosis/Treatment Device and Ultrasonic Diagnosis/Treatment Method
US8563044B2 (en) Microparticle dispersion liquid manufacturing method and microparticle dispersion liquid manufacturing apparatus
US20220099573A1 (en) Acoustic modulated lasers
Shpak Acoustic droplet vaporization
WO2004091793A1 (fr) Microdispositif de transfert collectif d'une pluralite de liquide
Chang et al. High-speed fluorescence imaging of ultrasound-triggered drug release from phase-change droplets
JP2002308802A (ja) 超音波散乱体およびその製造方法、並びに超音波診断用造影剤
Pellow et al. Synchronous Intravital Imaging and Cavitation Monitoring of Antivascular Focused Ultrasound in Tumor Microvasculature Using Monodisperse Low Boiling Point Nanodroplets
Caskey et al. 9B-4 Microbubble Oscillations in Gel Phantom and Ex Vivo Preparation Validate Proposed Mechanisms for Contrast-Based Drug Delivery
Masuda et al. Study to trap fluid microcapsules in artificial blood vessel by producing local acoustic radiation force
Kobayashi et al. 1Pa4-1 Effects of the molecular film on a microbubble collapsed by ultrasound irradiation
Chen Investigations on the destruction of ultrasound contrast agents: Fragmentation thresholds, inertial cavitation, and bioeffects
CN114225977A (zh) 一种多核多组分微液滴加工系统

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

ST Notification of lapse

Effective date: 20210905