FR3023558A1 - Utilisation d’un homopolymere amine pour l’encapsulation d’ingredients, procede de synthese d’un homopolymere d’aema, et procede d’encapsulation d’ingredients - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne le domaine de l'encapsulation d'ingrédients. Plus particulièrement la présente invention concerne l'utilisation d'un homopolymère aminé pour l'encapsulation d'ingrédients actifs, en particulier d'un homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate (ou poly(AEMA)). L'invention concerne également un procédé de synthèse d'un homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate, et l'homopolymère produit par un tel procédé. L'invention a également pour objet un procédé d'encapsulation d'ingredients en utilisant l'homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate, comme polymère cationique, et les microcapsules produites par ce procédé d'encapsulation.

Description

UTILISATION D'UN HOMOPOLYMERE AMINE POUR L'ENCAPSULATION D'INGREDIENTS, PROCEDE DE SYNTHESE D'UN HOMOPOLYMERE D'AEMA, ET PROCEDE D'ENCAPSULATION D'INGREDIENTS Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine de l'encapsulation d'ingrédients. Plus concerne l'utilisation d'un homopolymère aminé pour en particulier d'un homopolymère d'aminoéthyle particulièrement la présente invention l'encapsulation d'ingrédients actifs, méthacrylate (poly(AEMA)).

L'invention concerne également un procédé de synthèse d'un homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate, et l'homopolymère obtenu par un tel procédé. L'invention a également pour objet un procédé de microencapsulation d'ingrédients utilisant l'homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate, comme polymère cationique, et les microcapsules produites par ce procédé d'encapsulation.

Arrière plan de l'invention L'encapsulation peut être définie comme le processus de formation de couches continues de composés d'enrobage, notamment de polymères ou de complexes protéine-polysaccharide, autour d'ingrédients à encapsuler qui peuvent être par exemple des particules solides, des gouttelettes de liquide, du gaz ou encore des cellules microbiennes. Les domaines d'applications industrielles de l'encapsulation sont multiples. On peut citer par exemple l'industrie pharmaceutique, cosmétique, agro-alimentaire, l'industrie des encres mais aussi les biotechnologies et plus récemment l'industrie textile. Les systèmes d'encapsulation sont aussi variés que leurs multiples applications : séparer des substances chimiques incompatibles, améliorer la biodisponibilité des ingrédients, de masquer les goûts ou les odeurs désagréables.

Dans le domaine cosmétique ou dans le domaine pharmaceutique, l'encapsulation ou la microencapsulation est utilisée autant pour obtenir un aspect esthétique dans les formulations que pour confiner ou protéger les ingrédients et/ou maîtriser leur libération. L'encapsulation peut concerner une grande variété d'ingrédients allant de molécules très simples à très complexes (arômes, médicaments, ADN, virus entiers, etc.).

Le domaine de l'invention est plus particulièrement la microencapsulation qui est une technique d'enrobage de microparticules de solides finement divisées, de gouttelettes de liquides ou de composés gazeux. Les microparticules présentent une taille comprise entre environ 1 lam et 1 mm. Les composés enrobants peuvent être des polymères d'origine naturelle ou synthétique, ou des protéines ou polysaccharides, ou encore des lipides. Dans le cadre de l'invention, l'enrobage est plus particulièrement réalisé à l'aide d'une couche continue de polymères synthétiques. Le procédé de microencapsulation doit être adapté à la taille et aux propriétés physico-chimiques à la fois des ingrédients à encapsuler et des polymères formant la couche continue d'enrobage. Il existe différents types de techniques de microencapsulation, par exemple la gélification, le priling, la nébulisation, la coacervation, l'émulsion-évaporation, l'émulsion-extraction, ainsi que leurs variantes à partir d'émulsions doubles eau/huile/eau. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de microencapsulation par coacervation complexe qui implique l'utilisation d'un polymère anionique et d'un polymère cationique. L'ingrédient à encapsuler se trouve dans une phase discontinue émulsifiée en fines gouttelettes dans une phase continue. Le principe de la coacervation complexe repose sur la séparation de phase liquide-liquide résultant de la formation d'intéractions complexes électrostatiques entre les polymères.

L'agrégation de ces complexes initialement solubles, induite par l'addition d'un agent de coacervation des polymères, conduit à la formation de gouttelettes liquides appelées « coacervats » ou « agrégats ». Les coacervats soumis à la pesanteur floculent et coalescent pour aboutir à une séparation de phase macroscopique. L'agent de coacervation des polymères peut être un sel ou un solvant mais il peut aussi consister en la modification du pH ou de la température. L'agent de coacervation peut être ajouté avant, pendant ou après l'étape d'émulsification. Les coacervats se déposent progressivement à la surface de chaque gouttelette comprenant l'ingrédient, jusqu'à former une couche continue. Enfin, l'ajout d'un durcisseur ou d'un agent de réticulation permet la réticulation et donc le durcissement de la couche continue de coacervats de polymères autour de la gouttelette comprenant l'ingrédient à encapsuler. Les polymères sont généralement des protéines d'origine animale pour le polymère cationique et des polysaccharides pour le polymère anionique. Les paramètres influençant les interactions entre les polymères et donc la formation des coacervats sont, d'une part, des paramètres physico-chimiques tels que le pH, la force ionique, la masse molaire des polymères, la densité de charge des polymères, le ratio massique entre les polymères et la concentration totale en polymères et, d'autre part, des paramètres physiques mettant en jeu un ensemble de forces pouvant influencer la structure et la stabilité des coacervats, tels que la température, la pression, la vitesse et le temps d'agitation. Une étape essentielle de la coacervation est la formation initiale de coacervats de polymères par l'intermédiaire d'interactions électrostatiques entre les polymères chargés.

Généralement, l'établissement de liaisons électrostatiques entraîne une diminution de l'énergie libre électrostatique du système par diminution de la mobilité et de la flexibilité des polymères. Deux types de coacervats peuvent être obtenus par la mise en jeu d'interactions électrostatiques. D'une part, des coacervats solubles lorsque le nombre de charges entre les polymères interagissant ne s'équilibrent pas entièrement, la charge globale portée pas le coacervat obtenu permettant alors à celui-ci de rester soluble en interagissant avec les molécules de solvants. D'autre part, des coacervats insolubles ou précipités lorsque la neutralisation des charges portées par les deux polymères est totale, la charge totale du complexe obtenu étant nulle. D'autres types d'interactions interviennent dans la formation des coacervats, notamment des liaisons hydrogènes ou des interactions hydrophobes.

Des liaisons hydrophobes s'établissent généralement lors de modifications de la conformation et de la structure des polymères. Ces modifications permettent aux zones hydrophobes des polymères d'entrer en contact et d'interagir. Dans certains cas, les interactions hydrophobes peuvent être le moteur de la coacervation des polymères, même si les deux polymères sont chargés de manière opposée, tandis que dans d'autres cas, l'intensité des interactions hydrophobes peut être telle qu'elle contrebalance les interactions électrostatiques, limitant ou supprimant alors le phénomène de coacervation complexe. La microencapsulation par coacervation complexe permet d'obtenir à faible coût des microcapsules de tailles variées comprises entre 5 et 1000 lam, ce qui en fait une méthode de choix très utilisée dans l'industrie, par exemple l'industrie agroalimentaire, pharmaceutique, ou encore cosmétique. Dans l'art antérieur, les microcapsules sont classiquement obtenues selon le procédé de coacervation complexe et utilisent le plus souvent comme polymère cationique la gélatine d'origine porcine ou marine, et comme polymère anionique la gomme d'acacia, la pectine, le chitosan, ou encore l'agar.

La gélatine est un polymère issu de l'hydrolyse du collagène globalement chargé positivement à un pH inférieur à son pH isoélectrique. Elle est communément utilisée pour la coacervation en combinaison avec des polymères anioniques tels que la pectine, l'alginate, la gomme arabique, les carboxyméthylcelluloses (CMC). La gélatine, dont le poids moléculaire est compris entre 100 et 300 kDa, possède de nombreuses propriétés avantageuses pour le procédé de coacervation complexe : elle est hydrosoluble, présente des propriétés émulsifiantes grâce à son caractère amphotère, possède de nombreuses fonctions chimiquement réticulables notamment ses fonctions amines et hydroxyles, ou ionisables et enfin a une conformation stérique variable.

Bien que la gélatine présente l'avantage d'être parfaitement biocompatible et biodégradable, son utilisation est de plus en plus controversée en raison des risques sanitaires que représente son origine animale. Ainsi, elle nécessite une purification plus approfondie pour être débarrassée de ses impuretés et des endotoxines qui pourraient engendrer des pathologies. Par ailleurs, selon ses origines variables, la gélatine peut présenter des problèmes de stabilité et de reproductibilité. Il est donc souhaitable de proposer des alternatives à l'usage de la gélatine dans le procédé de microencapsulation par coacervation. Dans ce contexte, l'albumine de sérum bovin (BSA) et la bêta-lactoglobuline (BLG) ont été proposées comme alternatives à la gélatine. Cependant, l'origine bovine de ces protéines ne résout pas le problème des risques sanitaires. Plus généralement, l'ensemble des polymères naturels décrits à l'heure actuelle dans la littérature pour remplacer la gélatine ne permettent pas d'obtenir des microcapsules stables, reproductibles et de taille contrôlable. Par ailleurs, certains polymères synthétiques ont été proposés pour la microencapsulation par coacervation, comme par exemple, l'alcool polyvinylique (PVA) (Bachtsi A.R. et al., J.

ControL Release, (1996), 38, 49-58). Néanmoins, le PVA est un polymère très instable et très sensible aux variations de température et à la quantité de sel ajouté lors de l'encapsulation. D'autre part, le contrôle du taux de réticulation du PVA se révèle très délicat lorsque l'on veut reproduire ce protocole à grande échelle. Considérant ce qui précède, un problème que se propose de résoudre la présente invention est de remplacer la gélatine dans le procédé de microencapsulation par coacervation complexe. Ainsi, les inventeurs ont mis en évidence qu'un homopolymère de monomères aminés, en particulier un homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate (poly(AEMA)), peut être efficacement utilisé, en tant que polymère cationique, pour l'encapsulation d'ingrédients. Les inventeurs ont également mis au point un procédé de synthèse d'un homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate particulièrement adapté à cette application. Les polymères d'amines primaires sont des polymères synthétisés à partir de monomères comportant une fonction amine, tels que des polymères d'aminoéthyle méthacrylate par exemple comme vecteurs de molécules pharmacologiquement actives, en tant que particules colloïdales fonctionnelles pour des applications biomédicales, pour la préparation de particules de polyaniline stériquement stabilisées, pour la préparation de latex cationiques, pour la synthèse de vésicules de polypeptides et de micelles, ou encore pour la biominéralisation localisée du carbonate de calcium et de la silice (Mortada S. A. M. et al., Microencapsulation, (1987), 4, 23-37.; Peters H. J. W. et al., Drug Dey. Ind. Pharm., (1992), 18, 123-134). Cependant, personne n'a, jusqu'à ce jour, décrit l'utilisation des polymères de synthèse contenant des fonctions amines, en particulier des homopolymères d'aminoéthyle méthacrylate, pour la microencapsulation d'ingrédients par coacervation.

L'invention et les avantages qui en découlent seront mieux compris à la lecture de la description et des exemples de modes de réalisation qui suivent donnés à titre illustratif, au regard des figures annexées ; Figure 1 : représentation schématique du processus de coacervation ; Figure 2 : formule générale du poly(AEMA) ; Figure 3 : taux résiduel de monomères d'AEMA en fonction du temps pendant le procédé de polymérisation du poly(AEMA) selon l'exemple 1; Figure 4 : Analyse par résonance magnétique nucléaire (RMN) du carbone du poly(AEMA-MAA) obtenu selon l'exemple 1; Figure 5 : évaluation de la turbidité en fonction du pH et du ratio de poly(AEMA) / CMC ; et Figure 6 : évaluation du potentiel zêta en fonction du pH et du ratio de poly(AEMA) / CMC Exposé de l'invention La présente invention a pour premier objet un procédé de synthèse d'homopolymères de poly aminoéthyle méthacrylate (poly(AEMA)), par polymérisation radicalaire non contrôlée, caractérisé, en ce que les étapes de la synthèse sont réalisées à un pH acide compris entre 3,5 et 5,5.

Dans la suite de la description, on se réfère par « AEMA » aux monomères d'aminoéthyl méthacrylate et aux monomères dérivés d'AEMA de formule générale (I) : (o R2 \ NH R3 dans laquelle R1 peut être indifféremment un hydrogène ou un méthyle; R2 peut être une chaine alkyle de formule -(CH2).- dans laquelle n est compris entre 1 et 10, comportant ou non des hétéro éléments, par exemple l'aminoéthoxyéthyl methacrylate, ou l'aminoéthoxypropyl méthacrylate; R3 peut être indifféremment un hydrogène, un méthyle, un éthyle, un isopropyle, un propyle ou encore un groupement tertiobutyle.

Par exemple, l'AEMA est préférentiellement : le tertiobutyl aminoéthylméthacrylate dans lequel R1 = CH3, R2 = CH2CH2 quand n =2 et R3 = (CH3)3, OU le méthylaminobutylméthacrylate dans lequel R1 = CH3, R2 = CH2CH2CH2CH2 quand n =4 et R3 = CH3, OU l'aminopropylméthacrylate dans lequel R1 = CH3, R2 = CH2CH2CH2 quand n = 3 et R3 = H, ou l'aminopropylméthacrylate dans lequel R1 = CH3, R2 = CH2CH2CH2 quand n =3 et R3 = H, ou l'aminoéthylméthacrylate dans lequel R1 = CH3, R2 = CH2CH2 quand n =2 et R3 = H.

Dans la suite de la description, on se réfère par « poly(AEMA) » à l'homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate synthétisé indifféremment à partir de monomères d'AEMA et aux monomères dérivés d'AEMA. Avantageusement, l'AEMA permet d'obtenir non seulement des homopolymères ayant une 25 masse molaire et un indice de polymolécularité proches de ceux de la gélatine, mais également des homopolymères aptes à former des coacervats et à réticuler pour stabiliser les microcapsules lors du procédé d'encapsulation d'ingrédients. En conséquence, les microcapsules obtenues auront une stabilité et une force de rupture acceptables au regard des applications envisagées. Par « force de rupture des microcapsules » on entend la force maximale que peuvent supporter les microcapsules lors de l'application d'une contrainte mécanique mesurée en Newton par unité de poids (N.g-1). Ce sont les évaluations de la stabilité des capsules dans le Sodium Dodécyl Sulfate (SDS) et de la force de rupture qui contribuent à valider un polymère apte à remplacer la gélatine dans le procédé d'encapsulation par coacervation complexe. En fonction des applications envisagées, les microcapsules devront répondre à des critères de force de rupture et de stabilité différents. Il est généralement admis dans le domaine de l'encapsulation d'ingrédients, que les microcapsules doivent présenter une force de rupture supérieure à 3 N.g-1 et une stabilité dans le SDS supérieure à 1h. Pour certaines applications, par exemple, dans l'alimentaire ou certaines crèmes cosmétiques, une force de rupture supérieure à 3 N.g-1 et une stabilité dans le SDS supérieure à 10 h sont requises. Pour d'autres applications, dans des milieux plus concentrés en agents tensioactifs, par exemple des shampoings, une force de rupture minimale acceptable est de 6 N.g-let une stabilité acceptable est une stabilité dans le SDS supérieure à 12h. Avantageusement, l'AEMA apporte une fonction amine primaire comme la lysine et également l'arginine dans la gélatine.

Le poly(AEMA) est un homopolymère non toxique comportant de nombreuses fonctions amines primaires. Les monomères d'AEMA portent des fonctions amines primaires qui sont chargées positivement lorsque le pH de la solution est inférieur au pH isoélectrique (pHi) soit 4,5. Ces fonctions amines primaires sont également réactives avec des agents réticulants utilisés en encapsulation dans l'étape de stabilisation des microcapsules, pour former des liaisons covalentes intermoléculaires. Le procédé de synthèse selon l'invention comprend une première étape de dissolution du monomère d'AEMA dans un solvant. Pour la mise en oeuvre du procédé de synthèse, tout solvant connu de l'homme du métier pour dissoudre les monomères peut être utilisé.

Dans des modes particuliers de mise en oeuvre du procédé de synthèse selon l'invention, les solvants sont choisis parmi l'eau, l'éthanol, le méthanol, l'isopropanol, le propanol ou tout mélange de ces solvants, préférentiellement parmi l'eau, l'isopropanol et l'éthanol ou un mélange de ces solvants.

L'utilisation de ces solvants, en particulier de l'eau, permet d'obtenir un taux de conversion élevé de monomères en homopolymères et une bonne répétabilité des poids moléculaires. Dans des modes de réalisation particuliers du procédé de synthèse selon l'invention, le solvant est un mélange d'isopropanol et d'eau dans un ratio compris entre 10:90 à 90:10.

Dans un mode particulièrement préféré, le solvant est un mélange d'isopropanol et d'eau dans un ratio de 80:20. Dans le procédé de synthèse selon l'invention, il est essentiel que les étapes de la synthèse soient réalisées à un pH acide compris entre pH 3,5 et 5,5. De préférence, le pH acide est pH 4. En milieu basique, dans des conditions de synthèse standard, la fonction amine de l'AEMA est très nucléophile. Au cours de la polymérisation, la fonction amine de l'AEMA est ainsi soumise secondairement à des réactions d'amidation intramoléculaires ou intermoléculaires, ou encore à une réaction de saponification non souhaitées. Les inventeurs ont montré, en comparant la synthèse des copolymères statistiques aminés à différents pH, que lorsque le procédé de synthèse est réalisé en milieu acide, à un pH compris entre 3,5 et 5,5, cela permet d'obtenir un homopolymère dont le pourcentage de modification par saponification est inférieur à 10% (m/m). Ainsi, en milieu acide, les fonctions amines de l'AEMA ne sont avantageusement pas engagées dans une réaction de saponification et sont disponibles pour réagir avec un agent réticulant lors du procédé d'encapsulation des ingrédients.

De manière préférée, les étapes de la synthèse sont réalisées à une température comprise entre 50 à 100 °C, et de manière encore plus préférée à une température comprise entre 70 et 85°C. Pour l'amorçage de la réaction de polymérisation radicalaire les amorceurs radicalaires de la réaction sont de préférence choisis parmi les amorceurs azoïques ou les peroxydes.

Dans un mode de mise en oeuvre particulièrement préféré, l'amorceur radicalaire est le (2,2'-Azobis(2-méthylbutyronitrile) disponible commercialement par exemple sous le nom VAZOTM 67 ou l'Azobisisobutyronitrile, nommé également AIBN. Dans des modes de mise en oeuvre alternatifs, l'amorceur radicalaire de la réaction est le peroxyde de benzoyle.

Préférentiellement, on utilise les amorceurs azoïques, tel que le VAZOTM 67 qui est un amorceur classiquement utilisé pour réaliser la polymérisation dans l'eau. Les amorceurs azoïques permettent des réactions plus rapides qu'avec les peroxydes.

De plus, les amorceurs de la réaction utilisés dans le procédé selon l'invention, en particulier le VAZOTM 67 ou le peroxyde de benzoyle sont peu onéreux, ne nécessitent pas de purification intense à la fin de la réaction, et présentent de faibles risques de toxicité. Le procédé d'homopolymérisation de l'AEMA le plus généralement utilisé dans l'art antérieur, est la technique de polymérisation radicalaire par transfert d'atomes (Atom transfer radical polymerization ou « ATRP »). L'ATRP utilise des monomères de tertiobutyle aminoéthylméthacrylate, c'est-à-dire des monomères d'AEMA dont la fonction amine est protégée par un groupement protecteur tertiobutyle. L'ATRP nécessite en plus de l'utilisation d'un agent d'amorçage, l'utilisation conjointe d'un agent de transfert qui est généralement un métal de transition de type cuivre. Cette technique exige de réaliser en fin de réaction de synthèse une ou plusieurs étapes additionnelles de purification pour éliminer le métal potentiellement toxique et allergisant avant d'utiliser les polymères en encapsulation. Ces étapes représentent un coût additionnel. Avantageusement, ce problème ne se pose pas avec le procédé de synthèse selon l'invention qui n'utilise pas d'agent de transfert en plus de l'amorceur de la réaction. Le procédé de synthèse du poly(AEMA) par polymérisation radicalaire non contrôlée selon l'invention est moins complexe à mettre en oeuvre et moins coûteuse que la technique ATRP. De plus, les amorceurs de la réaction utilisés dans le procédé selon l'invention, en particulier le VAZOTM 67 ou le peroxyde de benzoyle sont peu onéreux, ne nécessitent pas de purification intense à la fin de la réaction, et présentent de faibles risques de toxicité. L'étape de propagation est l'étape d'allongement de la chaîne macromoléculaire par additions successives d'unités monomériques sur le « macro-radical » en croissance. La terminaison de la réaction se fait de manière non contrôlée en fonction du temps et des conditions de la réaction. Dans le procédé selon l'invention, le temps de réaction est de 6 à 15 heures de réaction selon la température et le solvant utilisés. Au bout de ce temps de réaction, la réaction de polymérisation est considérée comme terminée, car le taux résiduel de chacun des monomères est inférieur à 1%. Le poly(AEMA) obtenu par le procédé selon l'invention a une masse molaire moyenne comprise entre 50 000 et 150 000 g.mo1-1, de préférence entre 80 000 et 100 000 g.mo1-1, et l'indice de polymolécularité (Ip) est compris entre 4 et 5. Dans un exemple particulier du procédé de synthèse, les monomères d'AEMA solubilisés dans l'eau déminéralisée, l'isopropanol, l'éthanol ou une combinaison de ces solvants, sont introduits dans un réacteur à température ambiante, sous agitation.

Le pH de la solution est ajusté à un pH compris entre 3,5 et 5,5 en utilisant un acide, par exemple de l'acide acétique à 99%, ou de l'acide chlorhydrique, ou de l'acide sulfurique. La solution est ensuite chauffée et un amorceur radicalaire, par exemple le VAZOTM 67, est ajouté pendant 9 heures.

A la fin de cette période, le mélange réactionnel est encore agité, à une température comprise entre 70 et 85 °C pendant une heure supplémentaire. La réaction est arrêtée dès lors que le taux résiduel des monomères devient inférieur à 100 mg.kg-1 qui est un seuil toléré pour les monomères méthacryliques par les spécificités données par les affaires réglementaires en industrie. À ce stade, le niveau résiduel des monomères d'AEMA est quantifié par Chromatographie en phase gazeuse (CPG). Les homopolymères obtenus se trouvent en suspension dans la solution finale. Avantageusement, le procédé selon l'invention, ne nécessite aucune purification des poly(AEMA) obtenus contrairement à la polymérisation d'AEMA par la voie ATRP connue dans l'état de l'art.

En utilisant le procédé décrit ci-dessus, un taux de polymérisation du monomère AEMA de 98,5 % a été atteint après 10 h avec un Ip compris entre 4 et 5. Une masse molaire moyenne de 80 000 à 90 000 g.mo1-1, en particulier de 87 000 g.mo1-1, a été determinée par Chromatographie d'exclusion stérique (CES). Le poly(AEMA) obtenu par le procédé selon l'invention est un homopolymère cationique avec des caractéristiques physico-chimiques proches de celles de la gélatine, par exemple la masse molaire, ou l'indice de polymolécularité (Ip), ce qui leur confèrent un comportement similaire lors de l'encapsulation. Parmi les avantages du procédé de l'invention, on peut citer les avantages suivants : - à la fin de la polymérisation, le taux résiduel en monomères est inférieur au seuil toléré pour les monomères méthacryliques (seuil : < 100mg.kg-1 de monomère résiduel), lorsqu'ils sont mesurés par chromatographie. Par conséquent, les poly(AEMA) obtenus sont conformes aux exigences règlementaires et toxicologiques, sans qu'il soit nécessaire de réaliser des étapes supplémentaires de purification, ce qui est un avantage majeur dans l'industrie cosmétique, pharmaceutique ou encore alimentaire; - les poly(AEMA) selon l'invention permettent une encapsulation réalisée dans des conditions standards, comprenant à la fois la réalisation efficace des étapes de coacervation et de réticulation ; et - les microcapsules formées après encapsulation avec le poly(AEMA) selon l'invention présentent une stabilité ainsi qu'une force de rupture satisfaisantes ; par exemple, une force de rupture de 3 à 12 N.g-1, une stabilité dans l'eau supérieure à 24h, et une stabilité dans le SDS supérieure à 1 heure. La présente invention a ainsi pour deuxième objet un homopolymère de poly aminoéthyle 5 méthacrylate (poly(AEMA)) susceptible d'être obtenu par le procédé de synthèse par polymérisation radicalaire non contrôlée selon l'invention. Les poly(AEMA) obtenus par le procédé selon l'invention ont une masse molaire moyenne comprise entre 50 000 et 150 000 g.mori, de préférence entre 80 000 et 100 000 g.mo1-1, et l'Ip est compris entre 4 et 5. 10 Le poly(AEMA) selon l'invention est un polymère cationique apte à remplacer la gélatine dans l'encapsulation d'ingrédients. La présente invention a pour troisième objet l'utilisation d'un homopolymère aminé pour la microencapsulation d'au moins un ingrédient par coacervation complexe, l'homopolymère 15 aminé étant synthétisé à partir de monomères d'aminoéthyle méthacrylate (AEMA) ou de monomères dérivés d'AEMA de formule générale (I) : 0 0 I R2 %. NH 1 R3 dans laquelle Ri peut être indifféremment un hydrogène ou un méthyle; 20 R2 peut être une chaine alkyle de formule -(CH2)n- dans laquelle n est compris entre 1 et 10, comportant ou non des hétéro éléments, par exemple l'aminoéthoxyéthyl méthacrylate, ou l'aminoéthoxypropyl méthacrylate; R3 peut être indifféremment un hydrogène, un méthyle, un éthyle, un isopropyle, un propyle ou encore un groupement tertiobutyle. 25 Dans un mode particulièrement préféré, l'homopolymère aminé utilisé pour la microencapsulation d'ingrédients par coacervation complexe est un homopolymère de poly aminoéthyle méthacrylate (poly(AEMA)).

La présente invention se rapporte plus particulièrement à des copolymères cationiques statistiques aptes à permettre la microencapsulation par coacervation. Le terme « microencapsulation » selon l'invention englobe l'ensemble des techniques de microencapsulation et d'encapsulation connues de l'homme du métier.

Par « microcapsules » on entend des capsules qui présentent une taille comprise entre environ liam et 1 mm et contiennent entre 5 et 90 % d'ingrédients encapsulés. Par « ingrédients » on entend des molécules ou des complexes moléculaires ou fluides d'intérêt qui peuvent être liquides ou solides, hydrophiles ou hydrophobes. Par exemple des molécules actives en cosmétique ou en pharmacologie ou encore des pigments ou additifs ou encore tout composé déjà connu pour son intérêt à être encapsulé. L'utilisation de la microencapsulation, et plus particulièrement du poly(AEMA) pour la microencapsulation d'ingrédients, est avantageuse pour un large éventail de produits. Parmi les ingrédients pouvant être encapsulés par le poly(AEMA) selon l'invention, on peut citer : - les ingrédients utiles en biomédecine, notamment les molécules pharmacologiquement actives, les vitamines, les stéroïdes, les acides aminés, les peptides, les protéines, les vaccins, les gènes, les bactéries et les virus, les cellules vivantes, les enzymes actives, les agents de contraste ingérables pour les diagnostics médicaux (par exemple la magnétite et le baryum sulfate), etc... Parmi les molécules actives pharmaceutiques on peut citer les antibiotiques, les anti-inflammatoires, les agents anti-psoriasis, les agents anti-séborrhéiques, les inhibiteurs d'enzymes par exemple un inhibiteur de la phospholipase A2, un agent antifongique, un agent anticancéreux, un agent antiviral ; - les ingrédients utiles en agroalimentaire, notamment les additifs alimentaires, par exemple les vitamines, les minéraux, les huiles, les arômes, les agents de goût, les édulcorants, les agents sucrants, les colorants, les conservateurs, les antioxydants, les nutriments, les bactéries probiotiques et les acides aminés ; - les ingrédients utiles dans le domaine agricole, par exemple pour les fertilisants, les herbicides, les pesticides, les biopesticides (toxines naturelles), les insecticides, les fongicides, les agents anti-salissures, les produits insectifuges; - les ingrédients utiles dans le domaine cosmétique, notamment, les ingrédients tels que les enzymes ou les vitamines (on peut citer le cas de la vitamine F qui sera avantageusement encapsulée pour masquer son odeur), les émollients, substances actives pour le bronzage de la peau, pour l'hydratation de la peau, et pour la dépigmentation de la peau, les produits pour le soin des cheveux, vernis à ongles, dissolvants pour les ongles et produits démaquillants, les compositions cosmétiques colorantes (par exemple les pigments), les filtres solaires (on peut citer : octyl methoxycinnamate, methylbenzylidene camphoreux, isoamylmethoxy-cinnamate, PABA, octyl salicylate), les enzymes (par exemple, pour les crèmes dépilatoires les protéases ou les kératinases pour les protéger de l'inactivation qui pourrait être causée par des agents actifs de surface tels que le sodium stéarate ou le sodium lauryl sulfate), les huiles (par exemple huiles minérales, l'huile de ricin, l'huile de jojoba, huiles végétales, octyl hydroxystéarate, benzoates, isopropyl palmitate, isopropyl myristate), les acides aminés (tels que la glycine, des antioxydants tel que le tocophérol). Ces ingrédients encapsulés sont susceptibles d'être incorporés dans un grand nombre de préparations cosmétiques, tels que les produit de soin de la peau, les crèmes protectrices vis-à-vis des UV, les crèmes dépilatoires, les crèmes nettoyantes, les déodorants et parfums, les poudres pour le bain, les crèmes pour les cheveux et onguents, les shampoings, les lotions de protection des UV, les rouges à lèvres, les blush et ombres à paupières, les poudres pour le visage, les lotions nettoyantes pour la peau ; - les ingrédients utiles dans le domaine de l'imprimerie, de l'enregistrement du son et de l'image, par exemple de précurseur des couleurs, des huiles photodurcissables ; - les ingrédients utiles dans le domaine des pigments et des agents de charge, par exemple des pigments organiques et inorganiques et des agents de charge ou de remplissage, notamment pour des applications dans la production de plastiques, d'encres, de revêtements et de matériaux magnétiques; - les ingrédients utiles dans le domaine des lessives et des produits nettoyants, des parfums, etc. ; - les ingrédients utiles dans le domaine des adhésifs, par exemples adhésifs à base de polymères naturels ou synthétiques mélangés à un agent de polymérisation, à un initiateur de polymérisation, à des solvants et d'autres additifs ; - les ingrédients utiles dans le domaine textile pour l'application durable de parfums et d'adoucissants. D'autres ingrédients encapsulés dans ce domaine sont par exemple les teintures, les ingrédients cosmétiques, les répulsifs, les insecticides, les matériaux polychromiques et thermochromiques, les retardateurs de flammes (organiques, par exemple les dérivés phosphorés, ou minéraux, par exemple les silices), les vitamines, les agents antimicrobiens, et les matériaux de changement de phase.

Ainsi, l'invention concerne l'utilisation d'un homopolymère d'aminoéthyle méthacrylate, pour la microencapsulation d'ingrédients dans le domaine cosmétique. L'invention concerne en outre, l'utilisation d'un homopolymère d' aminoéthyle méthacrylate, pour la microencapsulation d'ingrédients dans le domaine pharmaceutique et biomédical. L'invention concerne en outre, l'utilisation d'un homopolymère d' aminoéthyle méthacrylate, pour la microencapsulation d'ingrédients dans le domaine de l'hygiène de la maison.

L'invention concerne en outre, l'utilisation d'un homopolymère d' aminoéthyle méthacrylate, pour la microencapsulation d'ingrédients dans le domaine des textiles. L'invention concerne en outre, l'utilisation d'un homopolymère d' aminoéthyle méthacrylate, pour la microencapsulation d'ingrédients dans le domaine des compléments nutritionnels.

La présente invention a pour quatrième objet un procédé de microencapsulation d'au moins un ingrédient par coacervation complexe comprenant les étapes suivantes : - préparation de deux phases, une phase hydrophile et une phase lipophile, lesdites phases n'étant pas miscibles entre elles, - dissolution d'au moins un polymère cationique et d'au moins un polymère anionique dans la phase hydrophile, - ajustement du pH et addition d'un agent de coacervation des polymères, - dissolution de l'ingrédient dans la phase hydrophile ou dans la phase lipophile, - dispersion de la phase comprenant l'ingrédient dans l'autre phase, par émulsification, - agitation modérée pendant un temps compris entre 30 min et 3h, afin de permettre l'adsorption des agrégats autour des gouttelettes de l'émulsion, à l'interface entre les deux phases, et - réticulation des microcapsules, caractérisé en ce que ledit polymère cationique est un homopolymère aminé synthétisé à partir de monomères dérivés d'AEMA, de formule générale (I): Ri 0 0 R2 NH R3 R1 peut être indifféremment un hydrogène ou un méthyle; R2 peut être une chaine alkyle de formule -(CH2).- dans laquelle n est compris entre 1 et 10, comportant ou non des hétéro éléments, par exemple l'aminoethoxyethyl methacrylate, ou l'aminoethoxypropyl methacrylate; R3 peut être indifféremment un hydrogène, un méthyle, un éthyle, un isopropyle, un propyle ou encore un groupement tertiobutyle.

La coacervation est une méthode physico-chimique de constitution et de stabilisation des microcapsules. La coacervation complexe, est un procédé d'encapsulation qui implique l'utilisation d'un polymère anionique et d'un polymère cationique dans des conditions de pH telles que les deux polymères sont de charge opposée, ce qui permet leur association en coagrégats.

On désigne indifféremment par « co-agrégats » et « coacervats » les agrégats de polymères cationiques et de polymères anioniques qui se forment à l'étape de coacervation. Dans le cadre de l'invention, « l'encapsulation » peut être définie comme le processus de formation d'une couche continue de polymère cationique et de polymère anionique autour d'ingrédients à encapsuler.

Les inventeurs ont développé un nouveau procédé de microencapsulation utilisant les homopolymères aminés synthétisé à partir de monomères de type AEMA ou ses dérivés, de formule générale (I), comme polymère cationique. L'homopolymère aminé utilisé peut être obtenu selon une technique standard de polymérisation radicalaire connue dans le domaine, par exemple, par polymérisation radicalaire contrôlée par transfert d'atomes (Atom transfer radical polymerization ou « ATRP »). Dans ce cas, l'homopolymère devra être purifié pour éliminer les métaux résiduels avant 1 ' encapsulation. 15 Dans des modes de réalisation particulièrement préférés de réalisation du procédé d'encapsulation selon l'invention, l'homopolymère aminé synthétisé à partir de monomères dérivés d'AEMA est un homopolymère produit par le procédé de polymérisation radicalaire non contrôlée selon l'invention.

Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, l'homopolymère est un homopolymère de poly aminoéthyle méthacrylate. Le polymère anionique peut être tout polymère anionique connu de l'homme du métier dans le domaine de l'encapsulation par coacervation complexe. Dans des modes de réalisation particuliers, les polymères anioniques utilisés sont choisis 10 parmi, le Carboxyméthylcellulose (CMC) ou la gomme arabique. Dans des modes de réalisation particuliers, les ratios massiques entre le poly(AEMA) et le polymère anionique sont compris entre 1 / 0,1 et 1 / 2. Dans une première étape, deux phases, une phase hydrophile et une phase lipophile, non 15 miscibles entre elles sont préparées. La phase hydrophile peut être un solvant polaire protique, par exemple l'eau, l'éthanol, le méthanol, ou un solvant polaire aprotique, par exemple l'acétone, l'acétate d'éthyle. De préférence, la phase hydrophile est l'eau. La phases lipophile peut être une huile, par exemple une huile minérale, l'huile d'olive, 20 l'huile de colza, ou l'huile de tournesol ou un solvant organique, par exemple le chloroforme, l'acétate d'éthyle, l'hexane, l'heptane. Dans une deuxième étape, l'homopolymère aminé cationique et le polymère anionique sont dissouts dans la première phase hydrophile. 25 Une étape suivante consiste à dissoudre l'ingrédient à encapsuler dans la phase qui sera dispersée dans la phase continue par emulsification de manière à former des gouttelettes dispersées. En fonction de la nature hydrophile ou lipophile ou encore de particules insolubles de l'ingrédient, la phase dispersée sera la phase hydrophile ou lipophile. L'ingrédient se trouve toujours dans la phase dispersée. 30 Le procédé d'encapsulation selon l'invention est adapété à l'encapsulation d'un ingrédient unique ou de plusieurs ingrédients. Ainsi, trois modes particuliers de réalisation de l'étape de dissolution de l'ingrédient à encapsuler du procédé selon l'invention sont possibles en fonction de la nature insoluble, hydrophile ou lipophile de l'ingrédient à encapsuler.

Lorsque l'ingrédient à encapsuler est de nature insoluble, un mode de réalisation du procédé d'encapsulation selon l'invention comprend alors les étapes de : - dissolution d'au moins un polymère cationique et d'au moins un polymère anionique dans la phase hydrophile, - dispersion de l'ingrédient dans l'une des phases hydrophile ou lipophile, ledit ingrédient restant à l'état solide, - émulsification de façon à obtenir une émulsion de type « huile-dans-eau » ou « eau-danshuile » d'une des phases dans l'autre. Si l'ingrédient est dispersé dans la phase hydrophile, on fait une émulsion de type « eau- dans-huile », tandis que si l'ingrédient est dispersé dans la phase lipophile, on fait une émulsion de type « huile-dans-eau ». Lorsque l'ingrédient à encapsuler est de nature lipophile, un autre mode de réalisation du procédé d'encapsulation selon l'invention comprend alors les étapes de : - dissolution d'au moins un polymère cationique et d'au moins un polymère anionique dans la phase hydrophile, - dissolution de l'ingrédient dans la phase lipophile, - émulsification de la phase lipophile dans la phase hydrophile de façon à obtenir une émulsion de type « huile-dans-eau ». Après cette étape, les gouttelettes de solution lipophile contenant l'ingrédient sont dispersées dans la phase hydrophile contenant les polymères dissouts. Lorsque l'ingrédient à encapsuler est de nature hydrophile, un mode de réalisation du procédé d'encapsulation selon l'invention comprend alors les étapes de : - dissolution d'au moins un polymère cationique et d'au moins un polymère anionique dans la phase hydrophile, - dissolution de l'ingrédient dans la même phase hydrophile, - émulsification de la première phase hydrophile dans la phase lipophile de façon à obtenir une émulsion de type « eau-dans-huile ». Après cette étape, les gouttelettes de solution hydrophile contenant l'ingrédient et les polymères dissouts sont dispersés dans la phase lipophile. L'étape d'émulsification a pour but de former des gouttelettes et ainsi, le coeur des microcapsules comprenant l'ingrédient à encapsuler. Cette étape est réalisée par émulsion ou par microémulsion sous agitation. La vitesse d'agitation et l'angle d'inclinaison de l'agitateur sont choisis en fonction de la taille souhaitée des microcapsules. La microencapsulation peut être faite indifféremment par émulsification huile-dans-eau ou eau-dans-huile en fonction de la nature des ingrédients à encapsuler.

Les émulsions et les microémulsions, sont une forme particulière de mélange de deux phases liquides non miscibles. L'émulsification est une dispersion par faible cisaillement de la phase contenant l'ingrédient à encapsuler dans une autre solution non miscible. Après émulsificatio, la solution contenant l'ingrédient à encapsuler doit se trouver sous forme de gouttelettes dispersées dans la phase continue non miscible. L'émulsion peut être stabilisée par un agent tensioactif La microémulsion suit le même principe mais ne nécessite pas de forces de cisaillement pour se former et se forme par simple mélange. La microémulsion est une fine dispersion essentiellement basée sur les propriétés interfaciales, stabilisées par un surfactant, pour former des gouttelettes de dimensions comprises entre 1 lam et 1 mm. Tout surfactant ou agent tensioactif connu dans le domaine peut être utilisé de manière à stabiliser l'émulsion. Toutefois, avantageusement, l'utilisation de l'homopolymère aminé selon l'invention, de préférence du poly(AEMA), permet de stabiliser l'émulsion grâce aux interactions électrostatiques entre les fonctions amines primaire des polymères dissouts dans la phase, en jouant le rôle d'un surfactant. Dans des modes de réalisation particuliers, l'émulsion est réalisée à une température comprise entre 25°C et 80°C. Dans une autre étape, le pH est ajusté et la coacervation est induite par addition d'un agent de coacervation des polymères. Il est possible que l'ajustement du pH suffise à provoquer la coacervation. Dans ce cas l'addition d'un agent de coacervation distinct n'est pas nécéssaire. Le pH doit être ajusté de manière à ce qu'il soit inférieur au point isoélectrique de l'homopolymère aminé selon l'invention, et supérieur au pH isoélectrique du polymère anionique utilisé de sorte que ceux-ci soient tous deux sous forme ionique de charge inversée ce qui permet la formation de coacervats. Les interactions mises en jeu entre les deux polymères lors de la formation des coacervats sont de nature électrostatique, hydrogène ou encore hydrophobe. Dans des modes de réalisation particuliers, le pH est ajusté à un pH compris entre 3 et 6, de préférence encore à pH 4,5. Avantageusement, ce pH correspond au pH d'obtention des coacervats solubles dans le milieu réactif et qui ne précipitent pas.

Dans un mode de réalisation particulier, les capsules ont été obtenues après la formation des coacervats à pH 4,5 en présence d'un poly(AEMA) selon l'invention et de CMC dans un ratio massique de 1/0,4 à 50°C. L'étape de coacervation peut être indifféremment réalisée avant, pendant ou après l'étape d'émulsification. La coacervation se réfère ici au processus de formation des microcapsules suite à l'addition d'un agent de coacervation des polymères. Cette étape se fait préférentiellement sous agitation, ce qui permet avantageusement de répartir de manière uniforme les coacervats autour des gouttelettes comprenant l'ingrédient. Le principe de la coacervation repose sur la désolvatation ménagée d'une solution contenant un ou plusieurs polymères dissouts dans une solution et un ou plusieurs ingrédients à encapsuler, induite par addition d'un agent de coacervation des polymères. L'agent de coacervation des polymères cationiques et anioniques, peut être par exemple la modification du pH ou de la température, l'ajout de sels ou de solvants. Avantageusement, dans le procédé de coacervation de l'invention, la modification du pH suffit à induire la coacervation. L'addition d'un agent de coacervation des polymères cationiques et anioniques engendre alors des forces d'attraction électrostatique entre molécules, supérieures aux forces de liaison molécule-solvant. Ce déséquilibre entre les forces aboutit à la formation d'agrégats de polymères cationiques et anioniques, que l'on nomme coacervats.

La solubilité des polymères dans la phase hydrophile est abaissée et il se forme des coacervats de polymères dans la phase hydrophile qui devient trouble. Avantageusement, les interactions électrostatiques engendrées par les fonctions amines du copolymère selon l'invention, chargées positivement lorsque le pH de la solution est inférieur au pH isoélectrique du polymère cationique, favorisent la formation des agrégats et permettent la formation des parois des microcapsules. Les agrégats de polymères se déposent progressivement à l'interface des deux phases non miscibles à la surface des gouttelettes contenant l'ingrédient à encapsuler, jusqu'à former une couche continue de polymères autour de la gouttelette.

Une dernière étape de réticulation, comprend l'ajout d'un durcisseur ou d'un agent de réticulation qui permet la formation d'un film continu de polymères autour de l'ingrédient à encapsuler. L'agent de réticulation est choisi parmi les agents de réticulation connus de l'homme du métier, par exemple du glutaraldéhyde, de l'éthylène glycol diglycidil éther, de la transglutaminase, et du tripolyphosphate de sodium. Dans des modes préférés de réalisation, l'agent de réticulation utilisé est le glutaraldéhyde. La réticulation consiste à rigidifier la capsule formée par la formation de liaisons covalentes entre les fonctions amines primaires ou secondaires coacervats de polymères et la fonction aldéhyde de l'agent de réticulation. Préférentiellement, l'agent de réticulation est additionné à basse température, entre 5 et 10°C, afin de rigidifier les membranes des microcapsules. Avantageusement, les fonctions amines des monomères d'AEMA compris dans le copolymère cationique statistique selon l'invention sont très réactives avec le glutaraldéhyde.

Le procédé d'encapsulation selon l'invention permet d'obtenir des microcapsules de 5 à 1500 lam, plus particulièrement de 100 à 900 lam, encore plus particulièrement de 500 à 800 Le procédé d'encapsulation d'ingrédients permet d'obtenir des microcapsules biocompatibles, stables et de tailles reproductibles.

Ainsi, un quatrième objet de l'invention est des microcapsules fobtenues par le procédé d'encapsulation selon l'invention, ayant préférentiellement une taille de 5 à 1500 lam, plus particulièrement de 100 à 9001am, encore plus particulièrement de 500 à 8001am. D'autres modes de réalisation particuliers de ce procédé de synthèse des copolymères cationiques statistiques selon l'invention et de l'utilisation de l'homopolymère aminé dérivé de l'AEMA pour l'encapsulation d'ingrédients résultent également de la description précédente. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture des exemples donnés à titre illustratif et non limitatif Exemple 1 : Préparation d'homopolymères poly(AEMA) par le procédé selon l'invention Le monomère d'AEMA est disponible dans le commerce avec une pureté d'environ 90 % sous la forme chlorhydrate de 2-aminoéthyl méthacrylate. Il se trouve sous forme de poudre.

Dans un réacteur de 1 L, à température ambiante, 75 g (0,454 mol) de monomères d'AEMA sont mis en solution en présence de 170 g d'eau déminéralisée. Le pH de la solution est ajusté à pH 4 en utilisant de l'acide acétique à 99%. La solution est chauffée et maintenue à 83°C. L'amorceur radicalaire VAZOI'm 67 (1,25 g; 6,5 mmol) est ajouté à intervalle de temps régulier, toutes les heures, par 10 fractions égales (0,125 g; 0,65 mmoles) au cours des 9 premières heures. A la fin de cette période, le mélange réactionnel est agité à 83°C pendant une heure supplémentaire puis le chauffage et les injections d' amorceur sont arrêtés. La solution finale comprenant les copolymères cationiques statistiques obtenus ne nécessite alors aucune purification. Une conversion du monomère AEMA de 98,5 % a été atteinte dans les 10 h avec une masse molaire de 87 000 g.mo1-1 et un Ip de 4,7. Le taux de modification des poly(AEMA) obtenu, est de 0 à 10% au cours du temps uniquement par saponification.

La figure 2 illustre la formule générale du poly (AEMA) obtenu selon cet exemple. Dans cette figure 2, l'indice « m » représente le nombre d'unités de monomères d'AEMA constitutives de cette chaîne. indépendamment de l'ordre d'enchaînement de ces unités dans la chaîne.« m» est compris entre 600-800. Exemple 2 : Préparation d'homopolymères poly(AEMA) par ATRP Les monomères d'AEMA (9,58 g, 57,8 mmol) sont introduits dans le réacteur sous azote et l'initiateur qui est le 2-(4-morpholino)ethyl 2-bromoisobutyrate ME-Br [20,211 (0,32 g, 1,2 mmol, 2,20-bipyridine (0,37 g, 2,3 mmol) est ajouté. On ajoute ensuite le Cu(I)C1 comme catalyseur (0,11 g, 1,2 mmol) dans un mélange de 19,8 mL 80/20 IPA/H20 à une concentration de 33% (m/v) à 50°C. Après 6 h de réaction, la solution est diluée dans de l'eau déionisée et purifiée par dialyses pendant 3 jours pour éliminer le Cu(II). La solution est enfin concentrée à l'évaporateur rotatif pour éliminer l'eau. Une conversion du monomère AEMA de 80 % a été atteinte dans les 10 h.

Le taux de modification des poly(AEMA) obtenus, est de 20 à 41,6% au cours du temps, dont 18,5% par saponification et 1,5% par réarrangements internes. Exemple 3: Analyse du taux de monomères d'AEMA résiduel par Chromatographie en phase gazeuse Objectif : Le taux résiduel en monomères d'AEMA en fonction du temps a été quantifié par Chromatographie en phase gazeuse (CPG) pour le procédé de synthèse selon l'exemple 1. Protocole : Les chromatographies en phase gazeuse sont réalisées sur un appareil AGILENTO 7890 A (Agilent, France). La colonne utilisée est une AGILENTO Capillary DB-624 de silice fondue de 30 m de long, de diamètre interne 0,53 mm et d'épaisseur de film 3,0 pm. L'élution est assurée par un flux d'hélium et la détection est réalisée par un détecteur à ionisation de flamme (FID). L'injecteur est à une température constante de 250°C en mode split avec un ratio 5:1. La température du four est initialement de 80°C, puis une rampe de température est réalisée (5°C.min-1) jusqu'à 130°C. Ce palier est maintenu pendant 40 minutes à cette température. Enfin, la rampe de température (5°C.min-1) est augmentée à 250°C puis est maintenue pendant 15 minutes. Le gaz vecteur utilisé est de l'hélium à une pression de 4,4 psi et un débit constant de 33 ml.min-1. Enfin, la température de détection (FID) est de 250°C. Le volume de l'échantillon à analyser est de 21.1L. Résultats : À ce stade, le niveau résiduel de l'AEMA a été mesuré comme étant égal à 70 mg.kg-1. Comme le montre la figure 3, nous observons que seul 1,5% (m/m) de AEMA n'a pas polymerisé. On a 98,5% de taux de polymerisation.

Conclusion : Nous observons que le taux de conversion des monomères en homopolymères est supérieur à98% le taux résiduel de monomères méthacryliques après homopolymérisation selon l'exemple 1 est inférieur à < 100mg.kg-1 est inférieur à <100mg.kg-1, ce qui est qui est acceptable par la 30 réglementation en vigueur dans l'industrie pour les résidus de monomères de méthacrylate Exemple 4: Analyse par résonance magnétique nucléaire (RMN) du carbone 13C du poly(AEMA) obtenu selon l'exemple 1 Objectif: vérifier qu'au cours du procédé de synthèse des copolymères selon l'invention, les fonctions amines primaires des monomères d'(AEMA) ne subissent pas de modifications, 5 par exemple de type saponification. Protocole : La pureté des échantillons a été vérifiée par RMN du carbone 13C. Une solution de chaque polymère à 20% (m/m) a été préparée dans du D20. Cette concentration a été utilisée afin d'obtenir un rapport signal / bruit optimal, ce qui permet également de diminuer le nombre 10 d'accumulations nécessaires. L'appareil utilisé est un spectromètre à haute résolution BRUKER® AM400 équipé d'une interface informatique Aspect. Le spectre RMN obtenu résulte de l'accumulation de 1024 spectres réalisés avec découplage du carbone à 400,13 MHz. La séquence de mesure était constituée d'une série d'impulsions à 90° espacées de 2,5 s. La référence externe est un sel sodique de l'acide (3-(triméthylsily1-2, 2, 3, 3) propionique, la 15 résonance du méthyle se trouvant à un déplacement chimique de 0 ppm. Résultats : L'analyse RMN 13C du carbone, par l'interprétation des déplacements chimiques représentés sur la figure 4, montre l'ensemble des fonctions de l'homopolymère. La présence de carbone à 42 ppm et 63 ppm montre la modification des poly(AEMA) par saponification et 20 la formation d'éthanolamine et d'acide méthacrylique (MAA). Par intégration du pic à 53-57 ppm de la fonction ester O-CH2 et du pic à 62-65 ppm de l'éthanolamine, nous observons qu'environ 9% (m/m) de l'AEMA est saponifié en poly (AEMA-MAA). Ces résultats RMN du carbone sont confirmés par l'analyse RMN du proton et les bandes N-H observables par spectroscopie infra-rouge à 2400 - 3400 cm-1. 25 Conclusion : Bien que 9% (m/m) du poly(AEMA) obtenu selon l'exemple 1 se modifie par saponification au cours du temps, nous avons pu obtenir un polymère de faible Ip et ayant une masse molaire suffisamment proche de celle de la gélatine qui peut être utilisé pour l'encapsulation d'ingrédients. 30 Après synthèse en milieu acide, l'absence du doublet à 64 ppm qui correspondait au carbone lié à l'oxygène de la fonction alcool ainsi que l'absence du doublet à 47 ppm qui correspondait au carbone lié à l'azote de l'amine de l'éthanolamine indiquent que la saponification n'a pas lieu en milieu acide.

Exemple 5 : Evaluation de la formation de coacervats par analyses de la turbidité Objectif : évaluer le rendement de formation de coacervats de polymères pour différents ratios de poly(AEMA) selon l'exemple 1 et de CMC par mesure de la turbidité en fonction du pH et déterminer le ratio des polymères et le pH optimal pour obtenir un rendement maximal en coacervats solubles. Principe : Lors du procédé d'encapsulation par coacervation complexe, l'ajustement du pH est un paramètre essentiel qui détermine la formation de coacervats. Les coacervats formés créent un trouble dans la solution. Ce trouble peut être mesuré ; il est directement corrélé à la quantité de coacervats formés. La mesure de la turbidité nous permet donc de quantifier, le rendement de formation des coacervats à partir d'un polymère anionique et d'un polymère cationique en fonction du pH. Il est ainsi possible de déterminer le pH de formation de coacervats solubles (ou pHc) Le pHc est le pH pour lequel on obtient un rendement maximal de coacervats solubles. Le pHc est déterminé en calculant le pH ou le pic de la courbe de la turbidité est maximal. Les poly(AEMA) obtenus selon l'exemple 1 et le CMC sont placés en solution en milieu acide à pH 3. Puis la solution est alcalinisée par l'ajout de soude à 0,01 N. Des échantillons sont prélevés à intervalle régulier et la turbidité est mesurée en fonction du pH tout au long de l'essai.

Résultats : la figure 5 montre que le rendement de coacervation optimal est obtenu pour un ratio des polymères (m/m) de poly(AEMA)/CMC de 1 / 0,4. Le pHc du poly(AEMA) obtenu selon l'exemple 1 / CMC pour les différents ratios testés est compris entre 3 et 7. Conclusions : On obtient une valeur maximale de turbidité pour un ratio de polymère poly(AEMA)/CMC de 1 / 0,4, avec un pHc de formation de coacervats solubles situé entre 4 et 5. En d'autres termes, le rendement de la formation de coacervats solubles est maximal dans ces conditions. Le pH permettant la formation de coacervats solubles aptes à encapsuler est un pH acide compris entre pH 4 et 6. En milieu basique, à un pH compris entre 8 et 10, la turbidité est faible ce qui correspond à l'absence de formation de coacervats, les deux polymères restant dissouts dans le milieu.

Exemple 6 : Evaluation du pH d'équivalence électrique (PEE) par analyse du potentiel Zêta des coacervats formés à partir de poly(AEMA) obtenus selon l'exemple 1 Objectif : évaluation du potentiel Zêta en fonction du pH pour différents ratios de poly(AEMA) obtenu selon l'exemple 1 / CMC, polymère anionique, de manière à déterminer le PEE des coacervats formés. L'évaluation du potentiel zêta en fonction du pH nous informe de la densité de charge à la surface des coacervats issus de deux polymères et donc permet de déterminer la valeur du pH d'équivalence électrique (ou PEE). Le PEE est le pH où la densité de charge positive du polymère cationique et la densité de charge négative du polymère anionique se neutralisent formant ainsi des coacervats de densité de charge nulle. Le PEE est également le pH pour lequel l'intensité d'interaction électrostatique entre les polymères est maximale. Dans le cas de polymères synthétiques, les coacervats formés précipitent, alors que dans le cas de polymère naturel, les coacervats restent solubles. Protocole : Les solutions ont été préparées à une concentration totale de polymères de 5% (m/m) avec différents ratios de polymères cationique / anionique (1/0,75 ; 1/0,4; 1/0,2; 1/1). Les polymères cationiques et anioniques sont placés en solution en milieu acide à pH 3. Puis la solution est alcalinisée par l'ajout de soude à 0,01 N. Des échantillons sont prélévés à intervalle régulier et le potentiel zêta est mesuré en fonction du pH tout au long de l'essai. On détermine le pH d'équivalence électrique des coacervats formés avec différents 20 ratios de polymères en milieu acide comme étant la valeur mesurée lorsque la valeur du potentiel zêta est nulle. Résultats : La figure 6 montre les résultats de l'évaluation potentiel zêta en fonction du pH et de différents ratios de polymères Les résultats montrent que lorsque le ratio de poly(AEMA) obtenu selon l'exemple 1 / 25 CMC augmente, le pH d'équivalence électrique augmente et la densité de charge des coacervats diminue. On observe pour l'ensemble des ratios de polymères analysés que le PEE se situe entre 9 et 11. Conclusion : Dans le cas où la formation des microcapsules se fait à un pH inférieur au PEE, les microcapsules formées seront chargées positivement ; a contrario, si la formation des 30 capsules se fait à un pH supérieur au PEE, les microcapsules formées seront chargées négativement. La charge globale des microcapsules est importante notamment pour ajuster le pH en fonction des applications envisagées pour les microcapsules. Au PEE, les coacervats précipitent. Ainsi, pour optimiser le rendement de formation des coacervats tout en ayant des coacervats solubles, qui ne précipitent pas et donc qui sont aptes à former des microcapsules en encapsulation, il faut réaliser le procédé d'encapsulation à un pH inférieur au PEE et supérieur au pHc de formation de coacervats solubles donc à un pH compris entre pH 3 et 10. Dans le cas du poly(AEMA)-CMC avec un ratio de 1 / 0,4 (m/m) à un pH de 4,5 les coacervats se forment avec un rendement optimal par l'intermédiaire de la densité de charges des polymères. Exemple 7 : Evaluation en encapsulation du poly(AEMA) obtenu selon l'exemple 1 avec le CMC Objectif : Analyser la capacité du poly(AEMA) obtenu selon l'exemple 1 à encapsuler, et évaluation des microcapsules obtenues. La figure 1 illustre schématiquement certaines étapes du processus d'encapsulation par coacervation complexe. Dans l'étape a) l'homopolymère aminé dérivé d'AEMA obtenu selon l'exemple 1 et le CMC sont dissous dans la phase continue, l'ingrédient est contenu dans la phase discontinue qui est émulsifiée dans la phase continue ; l'étape b) illustre la formation des coacervats de polymères par ajustement du pH et/ou adition d'un agent de coacervation ; l'étape c) illustre l'adsorption des coacervats a la surface des gouttelettes de phase discontinue ; l'étape d) montre la formation de la couche uniforme de polymères autour des gouttelettes, cette couche étant rigidifiée par réticulation ce qui permet d'obtenir des microcapsules.

Protocole : Dans cette étude, 2,5 g de CMC forment des complexes avec 6,6 g de poly(AEMA) obtenus selon l'exemple 1, dissous dans 330 g d'eau distillée à 45°C en présence de 0,2 g de soude (NaOH à 20% (m/m)) sous vive agitation (120 rpm). Dès que les polymères sont totalement solubilisés, nous ajustons le pH à l'aide d'acide 25 acétique à 20% (m/m) à pH = 4,75 déterminé par analyse de la turbidité comme étant le pH optimal d'obtention des coacervats. Une fois les coacervats observés au microscope, nous ajoutons 200 g de phase lipophile qui est constituée d'huile minérale dans laquelle est dissout un ingrédient, ici 0,1% de pigment coloré (green dry). 30 Afin d'obtenir une formation de gouttelettes homogènes et suffisamment stables pendant l'étape de coacervation complexe, une pâle avec un angle d'agitation de 15° par rapport à la verticale est utilisée. La température doit être proche de 45°C et la vitesse de rotation doit passer de 120 rpm à 170-180 rpm.

Après émulsification, on observe au microscope (objectif X5) l'adsorption des coacervats autour des gouttelettes d'huile qui forment une couche continue d'agrégats de polymères. Il est nécessaire d'ajouter autant d'acide acétique qu'il est utile pour observer de fines parois sur les coacervats. Il est nécessaire de laisser l'agitation pendant 2 heures à température ambiante afin de permettre aux coacervats de s'adsorber et de former les parois. Dès que les parois sont formées, la réaction est refroidie progressivement à une température de 10°C. 2 g de glutaraldéhyde sont ajoutés puis la réaction est laissée toute une nuit sous agitation à température ambiante. Après décantation, les coacervats en excès n'ayant pas réagi précipitent et les microcapsules présentes dans le surnagent sont filtrées à l'aide d'un filtre plastique de porosité 601am. Par la suite les microcapsules sont rincées à l'eau trois fois puis filtrées pour retirer l'agent de réticulation n'ayant pas réagit.

Enfin les microcapsules sont placées dans une solution comprenant un conservateur. La structure des capsules obtenues par les complexes de polymères / CMC est étudiée qualitativement par un microscope binoculaire. L'observation des dispersions a été réalisée en plaçant 500 pl de mélange sur une lame en utilisant un microscope optique Nikon Eclipse 200 (Nikon, Japon) muni d'un dispositif en lumière directe à LED 41 W (halogen model 20 6V20W/6V30W, Compliant multi-voltage (100 V-240 V)) et d'un appareil photo Nikon spécialement adapté à la lumière artificielle. Les microcapsules formées sont analysées par rapport à différents paramètres : leur taille, leur force de rupture, leur stabilité dans l'eau et le SDS. La force de rupture est mesurée sur 10 capsules différentes par un analyseur de texture 25 LFRA (Brookfield Viscosimeter, Royaume unie). Il permet d'exposer les capsules à une force comprise entre 0 et 100 g. Les mesures sont effectuées avec une incertitude de 0,1% de la masse exercée. La taille et la distribution de microcapsules ont été mesurées par diffusion statique de la lumière en milieu aqueux dilué à 0,1% (m/v). Le granulomètre utilisé était un Malvern 30 Mastersizer 2 000 équipé d'un laser rouge d'une puissance de 5 mW émettant à une longueur d'onde de 632,8 nm. L'absorbance se fait de 470 nm à 632 nm et la lecture se fait par transformée de Fourier. Resultats : Les microcapsules formées ont une stabilité dans l'eau supérieure à 24 h, et une stabilité dans le dodécylsulfate de sodium (SDS) supérieure à 1 heure.

Les microcapsules formées ont une force de rupture de 3 à 5 N.g-1 et une taille comprise entre 5001am et 8001am. Conclusion : Le poly(AEMA) obtenu selon l'exemple 1 permet une encapsulation efficace d'ingrédients et d'obtenir des microcapsules ayant une force de rupture et une stabilité satisfaisantes pour les applications envisagées.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de synthèse d'homopolymères de poly aminoéthyle méthacrylate (poly(AEMA)), par polymérisation radicalaire non contrôlée, caractérisé en ce que les étapes de la synthèse sont réalisées à un pH acide compris entre 3,5 et 5,5.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le solvant est choisi parmi l'eau, l'éthanol, le méthanol, l'isopropanol, ou un mélange de ces solvants.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les étapes de la synthèse sont réalisées à pH4.
4. 4. Homopolymère de poly aminoéthyle méthacrylate (poly(AEMA)) obtenu par le procédé de synthèse par polymérisation radicalaire selon l'une des revendications 1 à 3.
5. 5. Utilisation d'un homopolymère aminé pour la microencapsulation d'au moins un ingrédient par coacervation, l'homopolymère aminé étant synthétisé à partir de monomères dérivés d'aminoéthyle méthacrylate (AEMA), de formule générale(I): R 0 R2 \ NH R3 dans laquelle, R1 est un hydrogène ou un méthyle; R2 est une chaine alkyle de formule -(CH2)n- dans laquelle n est compris entre 1 et 10, comportant ou non des hétéro éléments, par exemple l'aminoéthoxyéthyl méthacrylate, ou aminoéthoxypropyl méthacrylate; et R3 est un hydrogène, un méthyle, un éthyle, un isopropyle, un propyle ou encore un groupement tertiobutyle.
6. 6. Utilisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'homopolymère aminé utilisé pour la microencapsulation d'ingrédients par coacervation complexe est un homopolymère de poly aminoéthyle méthacrylate (poly(AEMA)).
7. 7. Procédé de microencapsulation d'au moins un ingrédient par coacervation complexe comprenant les étapes suivantes : préparation de deux phases, une phase hydrophile et une phase lipophile, lesdites phases n'étant pas miscibles entre elles, dissolution d'au moins un polymère cationique et d'au moins un polymère anionique dans la phase hydrophile, - ajustement du pH et addition d'un agent de coacervation des polymères, - dissolution de l'ingrédient dans la phase hydrophile ou dans la phase lipophile, dispersion de la phase comprenant l'ingrédient dans l'autre phase, par émulsification, agitation modérée pendant un temps compris entre 30 min et 3 h, afin de permettre l'adsorption des agrégats autour des gouttelettes de l'émulsion, à l'interface entre les deux phases, et réticulation des microcapsules, caractérisé en ce que ledit polymère cationique est un homopolymère aminé synthétisé à partir de monomères dérivés d'AEMA, de formule générale (I): 0 R2 \ NH R3 dans laquelle, R1 est un hydrogène ou un méthyle; R2 est une chaine alkyle de formule -(CH2)n- dans laquelle n est compris entre 1 et 10, comportant ou non des hétéro éléments, par exemple l'aminoéthoxyéthyl méthacrylate, ou aminoéthoxypropyl méthacrylate; etR3 est un hydrogène, un méthyle, un éthyle, un isopropyle, un propyle ou encore un groupement tertiobutyle.
8. 8. Procédé de microencapsulation selon la revendication 7, dans lequel l'homopolyrnère aminé est un homopolymère de poly aminoéthyle méthacrylate (poly(AEMA)) obtenu par le procédé de synthèse selon l'une des revendications 1 à 3.
9. 9. Procédé de microencapsulation selon l'une des revendications 7 à 8, dans lequel le pH est ajusté à un pH compris entre 3 et 6.
10. 10. Procédé de microencapsulation selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel le ratio massique entre le polymère cationique et le polymère anionique est compris entre 1 / 0,1 et 1 / 2.
11. 11. Microcapsules obtenues par le procédé de microencapsulation selon l'une des revendications 7 à 10.