WO2024003267A1 - Microcapsules contrôlant la diffusion d'un composé organique actif - Google Patents

Microcapsules contrôlant la diffusion d'un composé organique actif Download PDF

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WO2024003267A1
WO2024003267A1 PCT/EP2023/067858 EP2023067858W WO2024003267A1 WO 2024003267 A1 WO2024003267 A1 WO 2024003267A1 EP 2023067858 W EP2023067858 W EP 2023067858W WO 2024003267 A1 WO2024003267 A1 WO 2024003267A1
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WO
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microcapsule
core
pheromone
microcapsule according
capsules
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/067858
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English (en)
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Wafa BOUHLEL
Karen CHAITOU
Edouard DULIEGE
Original Assignee
Kapsera S.A.S.
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P7/00—Arthropodicides
    • A01P7/04—Insecticides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N37/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having three bonds to hetero atoms with at the most two bonds to halogen, e.g. carboxylic acids
    • A01N37/02—Saturated carboxylic acids or thio analogues thereof; Derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P19/00—Pest attractants

Definitions

  • TITLE Microcapsules controlling the diffusion of an active organic compound
  • the present invention relates to a microcapsule with a core comprising a lipophilic phase surrounded by a gelled shell, and in which the core further comprises at least one active organic compound, the uses of said microcapsule in various fields of application such as treatment crops and/or seeds, human and/or animal nutrition, cosmetics and pharmaceuticals, soil and wastewater decontamination, cleaning products.
  • Semiochemicals are chemical substances released by an organism into the environment as a signal to other organisms. They can be emitted by plants or animals, as part of interspecific (allelochemical compounds) and intraspecific (pheromones) interactions. Among the semiochemical compounds we therefore find pheromones. Pheromones are natural substances secreted into the external environment by an individual and received by a second individual of the same species on which they cause a specific reaction. They most often constitute an olfactory signal acting as a messenger within a population.
  • Pheromones make it possible to control populations of harmful insects by influencing their reproductive behavior.
  • most pheromone biocontrol products used are stored in dispensers made of plastic or other polymeric material (manually attached to trees or plants) which allow the pheromone to diffuse through their walls.
  • dispensers made of plastic or other polymeric material (manually attached to trees or plants) which allow the pheromone to diffuse through their walls.
  • these dispensers have been effective in controlling certain insects, their application requires a lot of manual labor and must be carried out several times per season, making the operation tedious. Indeed, most existing systems, including polymer beads, do not have a sufficient duration of action in the field.
  • the pheromones For these compounds to be used as an effective biocontrol tool, the pheromones must diffuse at constant concentrations over relatively long periods of a few months, corresponding to the flight period of the pests.
  • current methods do not make it possible to achieve these durations.
  • the difficulty in developing controlled release formulations that can release pheromones at a constant rate for an extended period of time has been a factor limiting their use in the control of crop pests.
  • existing products are mainly devices on which the pheromone is immobilized, they are, in fact, not sprayable.
  • the objective is to allow controlled diffusion of active organic compounds over periods of several weeks to several months.
  • the acquisition of this capacity will make it possible to develop a range of products with varied properties to respond to different agronomic issues.
  • pheromones are quite expensive, so it is preferable that the use of pheromones be carefully controlled in order to limit overconsumption and optimize their effectiveness.
  • a sprayable form of pheromones would allow large areas to be treated uniformly.
  • the inventors' solution, in addition to allowing the spraying of pheromones, allows diffusion at a constant speed over a long period.
  • the invention proposes to encapsulate active organic compounds in a capsule with a core comprising a lipophilic phase in order to meet these objectives.
  • the encapsulation of organic compounds makes it possible to control diffusion by adjusting in particular the partition coefficient of the compound between the lipophilic phase and the aqueous phase and the geometry of the capsule.
  • This solution makes it possible, for example, to extend the diffusion time of pheromones from less than 10 days to more than 38 days.
  • the size of the capsules can be specifically chosen to allow application of the active agent by spraying, for example for spraying in open fields.
  • the size of these capsules is adapted to the use of usual agricultural equipment.
  • the invention relates to a microcapsule with a core comprising a lipophilic phase surrounded by a gelled shell, in which the microcapsule has an average diameter of between 50 and 4000 pm when it is in hydrated form, and in which the core comprises in in addition to at least one active organic compound.
  • the invention also relates to the use of microcapsules according to the invention for the treatment of plant crops and/or their seeds, for nutrition and/or animal feed, for human nutrition and/or food, for the formulation of cosmetics and/or pharmaceutical compositions, the depollution of soil and wastewater and for the formulation of cleaning products.
  • the invention also relates to a method of treating crops and/or seeds comprising the application of microcapsules according to the invention. detailed description of the invention Microcapsule
  • microcapsule we mean here a capsule with an average diameter of less than 10 mm and comprising at least a core and a shell.
  • Such capsules preferably comprise a liquid or solid core encapsulated by a substantially solid gelled envelope.
  • the heart is preferably liquid.
  • This type of capsule has applications in many technical fields.
  • the shell includes one or more compartments, concentric or not.
  • the microcapsules according to the invention comprise only a single core coated by the shell.
  • microcapsules are therefore very different from microbeads, because microbeads are mainly made up of a solid or gelled matrix comprising multiple small inclusions.
  • the microcapsules have a ratio of volume of the heart to total volume of the microcapsule greater than 20%. These microcapsules thus make it possible to contain a large volume of core and therefore of active organic compounds, for a given volume of shell.
  • Microcapsules are well known to those skilled in the art and can be formed by different techniques and have different shell compositions.
  • microcapsules used in the context of the invention are produced according to the manufacturing process described in French invention patent n°2939012.
  • microcapsules according to the invention When the microcapsules according to the invention are suspended in an aqueous solution, they have an average diameter of between 50 and 4000 pm, preferably between 50 and 2000 pm, more particularly between 50 and 800 pm, advantageously between 100 and 400 pm .
  • This average diameter can be measured by various techniques well known to those skilled in the art such as particle size distribution based on laser light diffraction, fractionation by sieving or imaging by optical microscopy. This diameter is particularly suitable for spray application.
  • microcapsules according to the invention are free, that is to say they are not included in another structure such as a film, a bead, a gel or encapsulated a second time, but that they are in direct contact with the environment that surrounds them, typically a liquid (if they are in suspension for example) or a gas.
  • the core of the microcapsules according to the invention is a core comprising a lipophilic phase, preferably comprising mainly a lipophilic phase.
  • the core comprising a lipophilic phase of the microcapsules according to the invention can be an oily core, that is to say it is composed solely of oil, or alternatively be in the form of an oil-in-water emulsion ( O/W), for example an oil-in-water microemulsion.
  • O/W oil-in-water emulsion
  • the core of the microcapsule is therefore mainly composed of an oil or a mixture of oils, preferably oils of vegetable, mineral or synthetic origin or a mixture of these.
  • oil we mean a liquid fatty substance at room temperature (25°C) and atmospheric pressure.
  • the core comprising a lipophilic phase can also be a core comprising or consisting of solid fatty substances at ambient temperature and pressure, in particular chosen from waxes, pasty fatty substances, butters; and their mixtures.
  • the core is liquid at room temperature, or liquid at a temperature between 15°C and 30°C.
  • the heart does not include wax.
  • the core of the microcapsule is therefore mainly composed of a lipophilic phase.
  • the heart is mainly composed of fatty compounds of animal, vegetable, mineral or synthetic origin or a mixture of these.
  • the core of the microcapsule according to the invention is an oily core comprising an oil chosen from isopropyl myristate, a paraffin oil and their mixtures.
  • the core of the microcapsules according to the invention is an oily core composed mainly of an oil, paraffins and their mixtures.
  • the core comprises one or more elements chosen from: fatty acids (saturated fatty acids such as palmitic acid, mono-polyunsaturated fatty acids such as linolenic acid), simple lipids ( glycerides such as oils and butter and sterides), complex lipids (phospholipids, sphingolipids and lipoproteins), and isoprene lipids (steroids and terpenes).
  • fatty acids saturated fatty acids such as palmitic acid, mono-polyunsaturated fatty acids such as linolenic acid
  • simple lipids glycerides such as oils and butter and sterides
  • complex lipids phospholipids, sphingolipids and lipoproteins
  • isoprene lipids steroids and terpenes
  • the composition of the core is biodegradable.
  • the viscosity of the core is less than 2000 mPa.s.
  • the core of the microcapsules according to the invention comprises at least one active organic compound.
  • active organic compound we mean an active substance, an active principle or active ingredient which is known and/or used for a particular purpose and of which one of the constituent chemical elements is carbon.
  • said at least one active organic compound is a volatile compound.
  • volatile organic compound any organic compound, excluding methane, having a vapor pressure greater than or equal to 0.01 kPa at a temperature of 293.15 K (20°C) or having a volatility corresponding under specific conditions of use (pressure and temperature).
  • the active organic compound according to the invention is a semiochemical compound, possibly volatile.
  • semiochemical compound or “semiochemical”, we mean an active substance, a chemical substance emitted by an organism into the environment as a signal with other organisms.
  • said at least one semiochemical compound of the microcapsule is chosen from pheromones, allomones, kairomones and synomones. More particularly, the semiochemicals of the microcapsule can be of natural or chemical origin, that is to say extracted from a living organism or chemically synthesized.
  • said at least one semiochemical compound is an oxygenated hydrocarbon, of a size between 10 and 20 carbons, which may be unsaturated and endowed with other functions such as for example an alcohol, acetate and/or aldehyde function.
  • the semiochemical according to the invention is a sex pheromone.
  • the semiochemical is the sex pheromone of the pest targeted by a biocontrol treatment.
  • the semiochemical is a sex pheromone of Lobesia botrana (Eudemis of the vine), of Eupoecilia ambiguella (commonly called Cochylis), Cydia pomonella (Apple codling moth), Grapholita molesta (Oriental moth), Anarsia lineata ( small peach tree moth), Tuta absolute (tomato leaf miner) or Thaumetopoea pityocampa (pine processducy moth).
  • the semiochemical according to the invention is a kairomone, for example a kairomone targeting the faba bean weevil.
  • the semiochemical is selected from Z-13-hexadecen-1 1 -yn-1 -yl acetate, (E)-7-(Z)-9-dodecadienyl acetate (C 14 H 24 O 2 ), and (Z)-9-dodecenyl acetate (C 14 H 26 O 2 ).
  • the oily core of the microcapsule has a semiochemical mass concentration of between 0.1% and 10%, more preferably between 0.2% and 5%.
  • microcapsules according to the invention preferably comprise at least one liquid core encapsulated by a substantially solid gelled envelope called the shell.
  • the shell of the microcapsules according to the invention is mainly composed of a biopolymer having gelling properties, this biopolymer in the majority proportion in the shell is hereinafter called main biopolymer.
  • biopolymers having gelling properties are for example alginate, gellan gum, xanthan gum, pectin, chitosan, agar or carrageenan.
  • the materials which constitute the shell are preferably biodegradable and biosourced.
  • the shell is preferably semi-permeable to gases and low molecular weight molecules.
  • the gels forming the shell can be chemical or physical, that is to say formed by coacervation or by polymerization.
  • the gelation of these biopolymers can be carried out by a variation in temperature (gellan gum), a variation in pH (chitosan, collagen, pectin) or ionic variation (alginate, carrageenan).
  • a variation in temperature gellan gum
  • a variation in pH chitosan, collagen, pectin
  • ionic variation alginate, carrageenan
  • the shell of the microcapsules according to the invention is mainly composed of a biopolymer having gelling properties by ionic or temperature variation.
  • the shell of the microcapsules according to the invention is mainly composed of alginate.
  • the shell may further comprise one or more biopolymers other than the main biopolymer such as starch (in its different forms, for example pregelatinized, or amylose), potato protein, or another biopolymer than the main biopolymer. having gelling properties, such as for example alginate, gellan gum, xanthan gum, pectin, chitosan, agar or carrageenan.
  • biopolymers other than the main biopolymer such as starch (in its different forms, for example pregelatinized, or amylose), potato protein, or another biopolymer than the main biopolymer.
  • having gelling properties such as for example alginate, gellan gum, xanthan gum, pectin, chitosan, agar or carrageenan.
  • the shell of the microcapsules according to the invention comprises a gel containing water, one or more biopolymers having gelling properties, and optionally a surfactant resulting from its manufacturing process.
  • the shell of the microcapsules according to the invention comprises a gel containing water, alginate, and optionally a surfactant resulting from its manufacturing process.
  • the shell of the microcapsules according to the invention does not comprise any polymer other than alginate.
  • the alginate is a sodium alginate or a potassium alginate.
  • Alginates are produced from brown algae called kelp, referred to by the English term “sea weed”. Such alginates advantageously have an ⁇ -L-guluronate content greater than approximately 50%, preferably greater than 55%, or even greater than 60%.
  • the surfactant is advantageously an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant or a mixture thereof.
  • the molecular mass of the surfactant is between 150 g/mol and 10,000 g/mol, advantageously between 250 g/mol and 1500 g/mol.
  • the surfactant is an anionic surfactant
  • it is for example chosen from an alkyl sulfate, an alkyl sulfonate, an alkylarylsulfonate, an alkaline alkylphosphate, a dialkylsulfosuccinate, an alkaline earth salt of saturated or unsaturated fatty acids.
  • These surfactants advantageously have at least one hydrophobic hydrocarbon chain having a number of carbons greater than 5, or even 10, and at least one hydrophilic anionic group, such as a sulfate, a sulfonate or a carboxylate linked to one end of the hydrophobic chain.
  • the surfactant is a cationic surfactant
  • it is for example chosen from an alkylpyridium or alkylammonium halide salt such as n-ethyldodecylammonium chloride or bromide, cetylammonium chloride or bromide (CTAB) .
  • CTLAB cetylammonium chloride or bromide
  • These surfactants advantageously have at least one hydrophobic hydrocarbon chain having a number of carbons greater than 5, or even 10, and at least one hydrophilic cationic group, such as a quaternary ammonium cation.
  • the surfactant is a non-ionic surfactant
  • it is for example chosen from polyoxyethylenated and/or polyoxypropylenated derivatives of fatty alcohols, fatty acids, or alkylphenols, arylphenols, or from alkyl glucosides, polysorbates, cocamides.
  • the surfactant is sodium lauryl sulfate (LSS) also called sodium dodecyl sulfate and/or polyoxyethylene sorbitan monoleate (Polysorbate 80).
  • LSS lauryl sulfate
  • Polysorbate 80 polyoxyethylene sorbitan monoleate
  • the surfactant is polyoxyethylene sorbitan monoleate (Polysorbate
  • the mass content of surfactant in the shell is greater than 0.001% and is advantageously greater than 0.1%.
  • the mass concentration of surfactant is approximately 0.3%.
  • the shell of the microcapsules according to the invention may further comprise stabilizers, densifying particles or agents limiting sedimentation, such as silica or talc.
  • the thickness of the shell is a factor influencing the robustness of the microcapsule and the diffusion kinetics of the active organic compound.
  • the thickness of the shell can be chosen to obtain the desired diffusion kinetics.
  • the thickness of the shell is at least 10 pm, preferably it is between 20 pm and 500 pm, more preferably between 20 and 150 pm.
  • the shell of the microcapsule preferably has a thickness of between 0.1% and 20%, advantageously between 1% and 20% and more particularly between 10% and 20% of the diameter of the capsule.
  • the diffusion of the active organic compound is also dependent on the partition coefficient between the lipophilic core of the microcapsule and the aqueous phase of the shell.
  • the microcapsule according to the invention is suitable for the diffusion of the active organic compound over a period of greater than 3 weeks, more preferably greater than 6 weeks and preferably greater than 2 months.
  • the invention relates to the use, preferably non-therapeutic, of the microcapsule according to the invention for the diffusion of the active organic compound over a period greater than 3 weeks, more preferably greater than 6 weeks and preferably greater than 2 months .
  • the microcapsule according to the invention is adapted for the diffusion of the active organic compound over the duration corresponding to the flight period of the target pest.
  • the microcapsule comprises as active organic compound a semiochemical and more particularly a sexual pheromone of a given flying pest, then the microcapsule is suitable for the diffusion of said pheromone over the duration of the flight period of said pest.
  • the microcapsule may also comprise other components, such as for example, antioxidant compounds, UV filters, pigments, dyes, stabilizers, densifying particles such as silica or talc, essential oils or other additives.
  • antioxidant compounds such as for example, UV filters, pigments, dyes, stabilizers, densifying particles such as silica or talc, essential oils or other additives.
  • the microcapsules are used as such, that is to say they are not included in another structure (such as a film, a bead , a gel or encapsulated a second time), but they are used directly, possibly suspended in a liquid.
  • the invention relates to the use of microcapsules according to the invention for the treatment of plant crops and/or their seeds.
  • treatment of plant crops and/or their seeds we mean treatments that can take place before, during or after cultivation, and here more particularly with the aim of preventing and/or limiting attacks by pests or to reduce their impacts.
  • treatments that can take place in green spaces, such as gardens or parks we also mean treatments that can take place in green spaces, such as gardens or parks.
  • the invention relates in particular to the use of microcapsules according to the invention as a pesticide.
  • the invention therefore relates in particular to the use of microcapsules for the treatment of plant crops and/or their seeds, in which the active organic compound is a biocontrol agent.
  • the invention comprises a method of treating crops and/or seeds comprising the application of microcapsules according to the invention.
  • crop or “plant cultivation”, we mean here plant production derived from the exploitation of the land.
  • the plant crops are chosen from wheat, corn, rapeseed, vines and beets.
  • the invention relates in particular to a method of treating crops and/or seeds comprising spreading, foliar spraying or coating seeds with microcapsules according to the invention, preferably microcapsules according to the invention in which the active organic compound is a biocontrol agent.
  • the microcapsules can be used suspended in a liquid.
  • pests we mean here mainly animal pests, such as insects, arachnids or small mammals and more preferably insects.
  • the pests are chosen from Lobesia botrana (Eudemis of the vine), Eupoecilia ambiguella (commonly called Cochylis), Cydia pomonella (Apple codling moth), Grapholita molesta (Oriental moth), Anarsia lineata (small peach moth), Tuta absolute (Tomato leaf miner) Thaumetopoea pityocampa (pine processducy moth), Bruchus rufimanus (Faba bean weevil), or even aphids, gall midges, moth, sesame moth, small and large flea beetles, terminal bud weevil , cryptoblabes, or leafhoppers.
  • Lobesia botrana Eudemis of the vine
  • Eupoecilia ambiguella commonly called Cochylis
  • Cydia pomonella Apple codling moth
  • Grapholita molesta Oriental moth
  • Pesticide we mean here a formulation aimed at eliminating insects, rodents or weeds.
  • the invention relates to the use, preferably non-therapeutic, of microcapsules according to the invention for animal and/or human nutrition and/or food.
  • the active organic compounds used are preferably not therapeutic active agents, that is to say they have an interest from a nutritional or dietary point of view but they do not do not prevent or treat illnesses in the subject consuming them.
  • the active organic compounds used are edible agents, preferably with organoleptic or nutritional properties.
  • the active agents preferably have an interest from a nutritional or dietary point of view but do not make it possible to prevent or treat diseases of the subject consuming them.
  • the microcapsules can contain active organic compounds which make it possible to improve the properties of a food product, such as its organoleptic properties (for example by the diffusion of aromas such as essential oils) or its shelf life (for example by controlling the diffusion of the organic compound).
  • microcapsules according to the invention can contain, for example, vitamins.
  • animal we mean a wild or domesticated animal.
  • the animal is a domesticated, breeding or companion animal.
  • the animals according to the invention are chosen from companion animals such as dogs, cats, fish, rabbits, horses, turtles, livestock species such as: cattle (cow, beef), sheep (sheep), goats, rabbits, pigs (pig), camels, and birds raised in poultry farming (chicken, quail, etc.).
  • the invention also relates to the use of microcapsules according to the invention for the formulation of cosmetics.
  • the active organic compounds used are preferably not therapeutic active agents, that is to say they have an interest from a cosmetic point of view but they do not allow to prevent or treat diseases of the subject using them.
  • the microcapsules according to the invention may comprise conventional adjuvants for cosmetic compositions such as: hydrophilic or lipophilic cosmetic active ingredients, preservatives, antioxidants, perfumes and odor-absorbing agents.
  • the invention also relates to the use of microcapsules according to the invention for the formulation of pharmaceutical compositions.
  • the active agents used are preferably therapeutic active agents, that is to say they make it possible to prevent or treat diseases of the subject consuming them.
  • microcapsules according to the invention makes it possible to facilitate the storage, packaging or preparation of cosmetic or pharmaceutical formulations while maintaining good quality of the active organic compound.
  • the invention also relates to a pharmaceutical composition comprising a microcapsule according to the invention.
  • the application also relates to a microcapsule according to the invention for its use as a medicine.
  • the present invention also relates to a method of treating a subject, comprising administering a therapeutically effective amount of microcapsules according to the invention to a subject in need thereof.
  • the microcapsule according to the invention advantageously comprises a therapeutic active compound.
  • therapeutic active agent an active agent as defined in the microcapsule section above which is also known and/or used for a particular therapeutic purpose, that is to say it is known and/or used in the treatment or prevention of diseases.
  • pharmaceutical composition we mean compositions having curative or preventive properties with regard to human or animal diseases.
  • the capsules according to the invention may comprise insect repellent semiochemicals, making it possible to prevent or limit the arrival of parasites on animals or humans.
  • compositions as defined here therefore preferably also comprise pharmaceutically acceptable excipients.
  • compositions and molecular entities which do not produce side, allergic or otherwise unwanted reactions when administered to a subject.
  • subject here we mean a living being, preferably a mammal, and more particularly a human.
  • therapeutically effective quantity is meant here an effective quantity, at doses and for periods necessary, to obtain the desired therapeutic result. This amount may vary depending on factors such as the disease, the extent of the disease, the age, sex and weight of the subject, and the ability of the microcapsules to cause a desired therapeutic result.
  • a therapeutically effective amount includes an amount in which any toxic or harmful effects are outweighed by the therapeutically beneficial effects.
  • a therapeutically effective amount also includes an amount sufficient to confer a benefit, for example a clinical benefit.
  • Such pharmaceutical compositions are preferably adapted to the route of administration.
  • compositions are suitable for oral, sublingual, buccal, intranasal or topical administration.
  • the invention also relates to the use of microcapsules according to the invention for the manufacture of a medicine.
  • the invention also relates to the use of microcapsules according to the invention for the formulation of pharmaceutical compositions.
  • the microcapsule according to the invention advantageously comprises a therapeutic active agent.
  • treatment we mean here achieving, partially or substantially, one or more of the following results: partially or completely reducing the extent of the disease, improving a clinical symptom or an indicator associated with the disease, delaying, inhibit or prevent disease progression.
  • prevention we mean here achieving, partially or substantially, one or more of the following results: preventing or delaying the appearance of the disease or at least one of its symptoms, preventing or delaying the deterioration of 'an indicator associated with the onset of the disease.
  • the invention also relates to the use of microcapsules according to the invention for the depollution of soil or wastewater.
  • the invention also relates to the use of microcapsules according to the invention in cleaning products.
  • cleaning products we mean products for use in private or professional settings to maintain, clean and/or protect surfaces.
  • the invention thus concerns the use of microcapsules according to the invention in the formulation of cleaning products, such as for example:
  • deodorants for example textile deodorizers or interior perfumes
  • FIG. 1 This graph represents the abundance of the main compound of the non-encapsulated pheromone after preconcentration by the so-called Solid Phase Micro-Extraction (SPME) technique, separation of the pheromone compounds by chromatography in the gas phase and detection by mass spectrometry (GCMS) in a closed temperature-controlled enclosure.
  • SPME Solid Phase Micro-Extraction
  • GCMS mass spectrometry
  • FIG. 2 This graph represents the abundance of the main compound of the encapsulated pheromone after preconcentration by the technique known as Solid Phase Micro-Extraction (SPME), separation of the pheromone compounds by gas chromatography and detection by spectrometry mass (GCMS) in a closed temperature-controlled enclosure.
  • SPME Solid Phase Micro-Extraction
  • GCMS spectrometry mass
  • Figure 3 This graph represents the abundance of the pheromone peak at equilibrium of different capsule prototypes with continuous phases of different nature.
  • Figure 4 This graph represents the abundance of the pheromone peak at equilibrium over time, when the pheromone is unencapsulated.
  • the ordinate represents the area under the characteristic peak of the pheromone.
  • the abscissa represents the time of taking the measurement in day (d1, d5) or in week (S1 to S4).
  • Figure 5 This graph represents the abundance of the pheromone peak at equilibrium over time, when the pheromone is encapsulated in a microcapsule with a high viscosity paraffin core and with a shell thickness equal to 8 p.m.
  • the ordinate represents the area under the characteristic peak of the pheromone.
  • the abscissa represents the time of taking the measurement in day (d1, d5) or in week (S1 to S4).
  • FIG. 6 This graph represents the abundance of the pheromone peak at equilibrium over time, when the pheromone is encapsulated in a microcapsule with a low viscosity paraffin core and with a shell thickness equal to 30 p.m.
  • the ordinate represents the area under the characteristic peak of the pheromone.
  • the abscissa represents the time of taking the measurement in day (d1, d5) or in week (S1 to S4).
  • FIG. 7 This graph represents the abundance of the pheromone peak at equilibrium over time, when the pheromone is encapsulated in a microcapsule with a high viscosity paraffin core and with a shell thickness equal to 100 p.m.
  • the ordinate represents the area under the characteristic peak of the pheromone.
  • the abscissa represents the time of taking the measurement in days (d1, d5) or in weeks (S1 to S4).
  • FIG. 8 This graph represents the abundance of the pheromone peak at equilibrium over time, when the pheromone is encapsulated in a millimeter microcapsule.
  • the ordinate represents the area under the characteristic peak of the pheromone.
  • the abscissa represents the time of taking the measurement in days (d1, d5) or in weeks (S1 to S4).
  • Figure 9 This graph represents the fraction of pheromone remaining after 4 weeks of diffusion (in percentage).
  • Figure 10 This graph represents the effect of the samples tested on the behavior of the male insect, and therefore on its response.
  • the mention “14 DAO” means 14 days after opening, that is to say that the bottle containing the capsules tested was opened and kept for 14 days in the oven before carrying out the test.
  • Figure 1 1 This graph represents the fraction of pheromone remaining after 20 weeks of diffusion (in percentage).
  • FIG. 12 This graph represents the drop in fertility of couples placed near the samples.
  • the mention “14 DAO” means 14 days after opening, that is to say that the bottle containing the capsules tested was opened and kept for 14 days in the oven before carrying out the test.
  • Capsules were formed by co-extrusion of two fluids:
  • the core fluid consisting of paraffin oil in which the pheromone is solubilized at a mass concentration of 1%
  • the hull fluid consisting of an alginate solution and a surfactant (SDS at a molar concentration of 8 mM).
  • the respective flow rates of the fluids between the core and shell fluids and the parameters of the piezoelectric actuation (voltage and frequency) applied to the co-flow were optimized in order to ultimately obtain core-shell type capsules, mono- heart, size calibrated and monodisperse, with a homogeneous alginate shell in order to handle a homogeneous sample and to be able to characterize, in a reproducible manner, the diffusion phenomenon.
  • a segmented injection system proved satisfactory.
  • the sample including the pheromone is placed between two small air bubbles separating it from the carrier oil.
  • the inventors ensured that the pheromone diffused well outside the capsules, but also that the encapsulation made it possible to significantly extend the duration of diffusion of the pheromone, ranging from less than 10 days to more than 38 days (see figures 1 and 2). .
  • the experiment consists of introducing the samples into airtight 20 mL vials and following the evolution of the quantity extracted by the SPME fiber over time, until an equilibrium is reached.
  • the measurements first took place over short periods of time (one measurement every 45 minutes, this duration corresponding to the analysis time) then, once the maximum concentration was reached, the measurements were carried out at larger time intervals in order to to ensure that the balance has been achieved (one measurement every 2.5 hours).
  • the quantity of pheromone adsorbed on the fiber also varies depending on the composition of the microcapsule core. Indeed, the inventors tested three oils as the core composition of the microcapsule: isopropyl myristate and two paraffin oils of different compositions and different viscosities.
  • the inventors also compared capsules whose shell has a thickness of 25 ⁇ m to capsules whose shell has a thickness of 100 ⁇ m.
  • the results obtained seem to indicate that if there is an effect of the variation in shell thickness, this is relatively weak or barely visible under these analysis conditions. However, a trend takes shape: when the thickness of the shell increases, the diffusion seems to slow down slightly. d) Effect of capsule size
  • the inventors compared submillimeter-sized capsules to millimeter-sized capsules. Here they observed a visible slowdown in diffusion in the case of millimeter capsules. This could be explained by the exchange surface which is greater in the case of submillimeter capsules, for a given quantity of pheromone.
  • the coefficient K also depends on the solubility of the molecule of interest in the continuous phase (core solution) and therefore on the affinity between the two. This explains the variations observed between the different continuous phases.
  • this defines the surface on which the gradient is established and gives the flow. In theory, the larger this surface area, the longer the release time of the molecule will be.
  • the experiment consists of allowing the pheromone to diffuse in a ventilated oven at a controlled temperature (17°C) and monitoring the evolution of the quantity of pheromone remaining within the sample over time. After a previously defined extraction and equilibrium time, the abundance of the extracted pheromone is measured. The quantity extracted is proportional to the mass of pheromone remaining in the capsules.
  • the wet capsules are placed at the bottom of the airtight bottles dedicated to SPME analysis of defined volume (20 mL). Before each analysis, the vials are closed for 3 hours on a Peltier effect rack at 17°C to ensure that the measurements are carried out once equilibrium has been established.
  • the capsules in this example are produced in a similar way to example 1. This example was carried out for grape berry moths: Eudarks and Cochylis.
  • the main molecules making up the sex pheromones of these two species are (E)-7-(Z)-9-dodecadienyl acetate (C14H24O2, shown above) and (Z)-9-dodecenyl acetate (C 14 H 26 O2 ).
  • the inventors have also, for a given core phase, varies the geometry of the capsule, namely the size of the capsule and the thickness of the alginate membrane.
  • capsules of 490 ⁇ m in diameter with a shell thickness of 30 ⁇ m and a low viscosity paraffin core are tested (capsules A).
  • capsules of 505 ⁇ m in diameter with a shell thickness of 100 ⁇ m and a high viscosity paraffin core are tested.
  • capsules of 4 mm in diameter with a shell thickness of 310 ⁇ m and a high viscosity paraffin core are tested (capsules D).
  • the first is that depending on the samples, the release of the pheromone occurs more or less linearly. For the non-encapsulated pheromone, this release is not linear. The same applies to high viscosity paraffin capsules (membrane thickness of 25 ⁇ m). On the contrary, for the low viscosity paraffin capsules with a membrane thickness of 25 ⁇ m, those of high viscosity paraffin with a membrane thickness of 100 ⁇ m and the millimeter capsules, the release of the pheromone is quite linear with coefficients of determination (R 2 ) which are respectively 0.97, 0.95 and 0.94.
  • the parameter which mainly influences the diffusion phenomenon is the nature of the core phase and the affinity and solubility that the pheromone presents with the latter; and secondly, the geometric parameters of the capsules.
  • the capsules in this example are produced similarly to Example 3.
  • the tunnel is an enclosure 150 cm long, 50 cm wide and 32 cm high, including a fan at both ends of the tunnel and in which the incoming air is filtered (carbon filter).
  • the inventors here study the diffusion of the chemical signal by a flow of air from its source to the receiver (a male insect, Lobesia botrana). During the tests, lighting is carried out with red light at an intensity of 80 lux, the temperature is 21°C, the relative humidity is 80% and the wind speed is set at 0.35 m/s .
  • the male is released 140 cm from the source, on a support at a height of 30 cm. The male's behavior is measured according to a predefined scale for 2 min.
  • the source includes 220 mg of pheromone.
  • a positive control and a commercial product are also tested under the same conditions.
  • the positive control is a commercial control from the company BIOPROX comprising 1 mg of pheromone included in rubber.
  • the commercial product is a rak (plastic dispenser) pheromone diffuser.
  • the inventors showed that the parameters which have the most influence on the observed behavior of the male are the thickness of the shell of the capsule as well as the composition of the heart in relation to the aging of the capsules.
  • microcapsules are placed in an orchard and 3 cages are placed nearby, each cage comprising 5 pairs of Lobesia botrana. The inventors then measured the egg laying of females after a night spent in a cage in this environment.
  • the inventors have shown that the parameters which have the most influence on the reproduction of Lobesia botrana are, in order of importance, the aging of the capsules, the composition of the heart and the thickness of the shell.

Abstract

La présente invention concerne une microcapsule avec un cœur comprenant une phase lipophile entouré d'une coque gélifiée, et dans laquelle le cœur comprend en outre au moins un composé organique actif, les utilisations de ladite microcapsule dans divers domaines d'applications tels que le traitement de culture et/ou de semences, la nutrition humaine et/ou animale, la cosmétique et la pharmaceutique, la dépollution des sols et des eaux usées, les produits d'entretiens et une méthode de traitement de culture et/ou de semence.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Microcapsules contrôlant la diffusion d’un composé organique actif
La présente invention concerne une microcapsule avec un cœur comprenant une phase lipophile entouré d’une coque gélifiée, et dans laquelle le cœur comprend en outre au moins un composé organique actif, les utilisations de ladite microcapsule dans divers domaines d’applications tels que le traitement de culture et/ou de semences, la nutrition humaine et/ou animale, la cosmétique et la pharmaceutique, la dépollution des sols et des eaux usées, les produits d’entretien.
Les composés sémiochimiques sont des substances chimiques émises par un organisme dans l'environnement comme signal avec d’autres organismes. Ils peuvent être émis par des plantes ou des animaux, dans le cadre d’interactions interspécifiques (composés allélochimiques) et intraspécifiques (phéromones). Parmi les composés sémiochimiques on retrouve donc les phéromones. Les phéromones sont des substances naturelles sécrétées dans l’environnement extérieur par un individu et reçues par un second individu de la même espèce sur lequel elles provoquent une réaction spécifique. Elles constituent le plus souvent un signal olfactif agissant comme messager au sein d’une population.
Les phéromones permettent notamment de contrôler les populations d’insectes nuisibles en influençant notamment leur comportement de reproduction. A l’heure actuelle, la plupart des produits de biocontrôle à base de phéromones utilisés sont stockés dans des distributeurs en plastique ou autre matériau polymère (fixés manuellement aux arbres ou aux plantes) qui permettent à la phéromone de diffuser à travers leurs parois. Bien que ces distributeurs aient permis de lutter efficacement contre certains insectes, leur application nécessite beaucoup de travail manuel et doit être effectuée plusieurs fois par saison, ce qui rend l’opération fastidieuse. En effet, la plupart des systèmes existants, dont les billes de polymère, ne présentent pas une durée d’action suffisante au champ.
Pour que ces composés soient utilisés comme outil de biocontrôle efficace, les phéromones doivent diffuser à des concentrations constantes sur des périodes relativement longues, de quelques mois, correspondant à la période de vol des ravageurs. Or les méthodes actuelles ne permettent pas d’atteindre ces durées. Ainsi, la difficulté à mettre au point des formulations à libération contrôlée pouvant libérer les phéromones à vitesse constante pendant une durée prolongée a été un facteur limitant leur utilisation dans la lutte contre les ravageurs des cultures. De plus, comme les produits existants sont principalement des dispositifs sur lesquels la phéromone est immobilisée, ils ne sont, de fait, pas pulvérisables.
Ainsi, l’objectif est de permettre une diffusion contrôlée de composés organiques actifs sur des périodes de plusieurs semaines à plusieurs mois. L’acquisition de cette capacité permettra de développer une gamme de produits aux propriétés variées pour répondre aux différents problématiques agronomiques.
En outre les phéromones, sont assez onéreuses, ainsi il est préférable que l’utilisation des phéromones soit finement contrôlée afin de limiter la surconsommation et d’en optimiser leur efficacité. Une forme pulvérisable des phéromones permettrait de traiter uniformément de grandes surfaces. La solution des inventeurs, en plus de permettre la pulvérisation des phéromones permet une diffusion à une vitesse constante sur une longue période.
Ainsi l’invention propose d’encapsuler des composés organiques actifs dans une capsule avec un cœur comprenant une phase lipophile afin de répondre à ces objectifs.
L’encapsulation des composés organiques permet de contrôler la diffusion en jouant notamment sur le coefficient de partage du composé entre la phase lipophile et la phase aqueuse et la géométrie de la capsule. Cette solution permet par exemple de prolonger le temps de diffusion des phéromones de moins de 10 jours à plus de 38 jours.
En outre la taille des capsules peut être spécifiquement choisie afin de permettre une application de l’agent actif par pulvérisation, par exemple pour une pulvérisation en plein champ. En effet la taille de ces capsules est adaptée à l’utilisation des équipements agricoles usuels.
Ainsi l’invention concerne une microcapsule avec un cœur comprenant une phase lipophile entouré d’une coque gélifiée, dans laquelle la microcapsule a un diamètre moyen compris entre 50 et 4000 pm lorsqu’elle est sous forme hydratée, et dans laquelle le cœur comprend en outre au moins un composé organique actif.
L’invention porte aussi sur l’utilisation de microcapsule selon l’invention pour le traitement des cultures végétales et/ou de leurs semences, pour la nutrition et/ou l’alimentation animale, pour la nutrition et/ou l’alimentation humaine, pour la formulation de cosmétiques et/ou de compositions pharmaceutiques, la dépollution des sols et des eaux usées et pour la formulation de produits d’entretien.
L’invention concerne aussi une méthode de traitement de culture et/ou de semences comprenant l’application de microcapsules selon invention.
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détaillée de l’invention Microcapsule
Par « microcapsule », on entend ici une capsule avec un diamètre moyen inférieur à 10 mm et comprenant au moins un cœur et une coque. De telles capsules comportent, de préférence, un cœur liquide ou solide encapsulé par une enveloppe gélifiée sensiblement solide. Le cœur est de préférence liquide. Ce type de capsule présente des applications dans de nombreux domaines techniques. La coque englobe un ou plusieurs compartiments, concentriques ou non. De préférence les microcapsules selon l’invention ne comprennent qu’un seul cœur enrobé par la coque.
Ces microcapsules sont donc bien différentes des microbilles, car les microbilles sont principalement constituées d’une matrice solide ou gélifiée comprenant de multiples petites inclusions.
Selon un mode préféré de l’invention, les microcapsules ont un ratio volume du cœur sur volume totale de la microcapsule supérieur à 20%. Ces microcapsules permettent ainsi de contenir un gros volume de cœur et donc de composés organiques actifs, pour un volume de coque donné.
Les microcapsules sont bien connues de l’homme du métier et peuvent être formées par différentes techniques et avoir différentes compositions de coque.
Typiquement les microcapsules utilisées dans le cadre de l’invention sont produites selon le procédé de fabrication décrit dans le brevet d’invention Français n°2939012.
Quand les microcapsules selon l’invention sont en suspension dans une solution aqueuse, elles ont un diamètre moyen compris entre 50 et 4000 pm, de préférence compris entre 50 et 2000 pm, plus particulièrement entre 50 et 800 pm, avantageusement entre 100 et 400 pm. Ce diamètre moyen peut être mesuré par diverses techniques bien connues de l’homme du métier telles que la granulométrie basée sur la diffraction de la lumière laser, le fractionnement par tamisage ou l’imagerie par microscopie optique. Ce diamètre est particulièrement adapté à une application par pulvérisation.
De préférence les microcapsules selon l’invention sont libres, c’est-à-dire qu’elles ne sont pas incluses dans une autre structure tel qu’un film, une bille, un gel ou encapsulée une seconde fois, mais qu’elles sont en contact direct avec le milieu qui les entoure, typiquement un liquide (si elles sont en suspension par exemple) ou un gaz.
Le cœur
Le cœur des microcapsules selon l’invention est un cœur comprenant une phase lipophile, de préférence comprenant majoritairement une phase lipophile. Ainsi le cœur comprenant une phase lipophile des microcapsules selon l’invention peut être un cœur huileux, c’est-à-dire qu’il est composé uniquement d’huile, ou alternativement se présenter sous forme d’une émulsion huile dans eau (H/E), par exemple d’une microémulsion huile dans eau. Dans ce cas, le cœur de la microcapsule est donc majoritairement composé d’une huile ou d’un mélange d’huile, de préférence d’huiles d’origine végétale, minérale ou synthétique ou d’un mélange de celles-ci. On entend par « huile » un corps gras liquide à la température ambiante (25°C) et pression atmosphérique.
Le cœur comprenant une phase lipophile peut être également un cœur comprenant ou constitué de corps gras solides à température et pression ambiantes, notamment choisis parmi les cires, les corps gras pâteux, les beurres ; et de leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation préféré, le cœur est liquide à température ambiante, ou liquide à une température comprise entre 15 °C et 30°C.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le cœur ne comprend pas de cire.
Le cœur de la microcapsule est donc majoritairement composé d’une phase lipophile. En particulier, le cœur est majoritairement composé de composé gras d’origine animale, végétale, minérale ou synthétique ou d’un mélange de ceux-ci.
Dans un mode de réalisation préféré, le cœur de la microcapsule selon l’invention est un cœur huileux comprenant une huile choisie parmi le myristate d’isopropyle, une huile de paraffine et leurs mélanges. Dans un mode de réalisation préféré, le cœur des microcapsules selon l’invention est un cœur huileux composé majoritairement d’une huile les paraffines et leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation préféré, le cœur comprend un ou plusieurs éléments choisis parmi : les acides gras (les acides gras saturés tel que l’acide palmitique, les acides gras mono- polyinsaturés tels que l’acide linolénique), les lipides simples (les glycérides tels que les huiles et le beurre et les stérides), les lipides complexes (les phospholipides, les sphingolipides et les lipoprotéines), et les lipides isopréniques (les stéroïdes et les terpéniques).
De préférence, la composition du cœur est biodégradable.
Selon un mode préféré de l’invention, la viscosité du cœur est inférieure à 2000 mPa.s.
Le cœur des microcapsules selon l’invention comprend au moins un composé organique actif. Par « composé organique actif » on entend une substance active, un principe actif ou ingrédient actif qui est connu et/ou utilisé dans un but particulier et dont un des éléments chimiques constitutifs est le carbone.
De préférence, ledit au moins un composé organique actif est un composé volatil.
Par « composé organique volatil », on entend tout composé organique, à l'exclusion du méthane, ayant une pression de vapeur supérieure ou égale à 0,01 kPa à une température de 293,15 K (20°C) ou ayant une volatilité correspondante dans des conditions d'utilisations particulières (pression et température).
Plus préférentiellement, le composé organique actif selon l’invention est un composé sémiochimique, éventuellement volatil.
Par « composé sémiochimique » ou « sémiochimique », on entend une substance active, une substance chimique émise par un organisme dans l'environnement comme signal avec d’autres organismes. De préférence, ledit au moins un composé sémiochimique de la microcapsule est choisi parmi les phéromones, les allomones, les kairomones et les synomones. Plus particulièrement, les sémiochimiques de la microcapsule peuvent être d’origine naturelle ou chimique, c’est-à-dire extrait d’un organisme vivant ou synthétisé chimiquement.
Dans un mode de réalisation, ledit au moins un composé sémiochimique est un hydrocarbure oxygéné, d’une taille comprise entre 10 et 20 carbones, pouvant être insaturés et dotés d’autres fonctions comme par exemple une fonction alcool, acétate et/ou aldéhyde.
Dans un mode de réalisation, le sémiochimique selon l’invention est une phéromone sexuelle. Ainsi, de manière préférée, le sémiochimique est la phéromone sexuelle du ravageur visé par un traitement de biocontrôle. Dans un mode de réalisation le sémiochimique est une phéromone sexuelle de Lobesia botrana (L’Eudémis de la vigne), de Eupoecilia ambiguella (communément appelée Cochylis), Cydia pomonella (Carpocapse du pommier), Grapholita molesta (Tordeuse orientale), Anarsia lineata (petite tordeuse du pêcher), Tuta absolute (Mineuse de la tomate) ou de Thaumetopoea pityocampa (processionnaire du pin).
Dans un mode de réalisation, le sémiochimique selon l’invention est une kairomone, par exemple une kairomone ciblant la Bruche de la féverole.
Dans un mode de réalisation, le sémiochimique est sélectionné parmi le Z-13- hexadecen-1 1 -yn-1 -yl acétate, le (E)-7-(Z)-9-dodecadienyl acétate (C14H24O2), et le (Z)-9- dodecenyl acétate (C14H26O2). Dans un mode de réalisation, le cœur huileux de la microcapsule a une concentration massique en sémiochimique compris entre 0,1 % et 10%, plus préférentiellement entre 0,2% et 5%.
La coque
Les microcapsules selon l’invention comportent de préférence au moins un cœur liquide encapsulé par une enveloppe gélifiée sensiblement solide appelée la coque.
De préférence, la coque des microcapsules selon l’invention est principalement composée d’un biopolymère ayant des propriétés gélifiantes, ce biopolymère en proportion majoritaire dans la coque est ci-après nommé biopolymère principal. De tels biopolymères ayant des propriétés gélifiantes sont par exemple l’alginate, la gomme de gellane, la gomme de xanthane, la pectine, le chitosan, l’agar ou le carraghénane.
Les matériaux qui constituent la coque sont de préférence biodégradables et biosourcés. La coque est de préférence semi-perméable aux gaz et aux molécules de faible poids moléculaire.
Les gels formant la coque peuvent être chimiques ou physiques, c’est-à-dire formées par coacervation ou par polymérisation.
La gélification de ces biopolymères peut être réalisée par une variation de la température (la gomme de gellane), une variation de pH (le chitosan, le collagène, la pectine) ou ionique (l’alginate, le carraghénane).
De préférence, la coque des microcapsules selon l’invention est principalement composée d’un biopolymère ayant des propriétés gélifiantes par variation ionique ou de température.
De préférence, la coque des microcapsules selon l’invention est principalement composée d’alginate.
La coque peut comprendre en outre un ou plusieurs autres biopolymères que le biopolymère principal comme l’amidon (sous ses différentes formes, par exemple prégélatinisé, ou l’amylose), la protéine de pomme de terre, ou un autre biopolymère que le biopolymère principal ayant des propriétés gélifiantes, comme par exemple l’alginate, la gomme de gellane, la gomme de xanthane, la pectine, le chitosan, l’agar ou le carraghénane.
De préférence, la coque des microcapsules selon l'invention comprend un gel contenant de l'eau, un ou plusieurs biopolymères ayant des propriétés gélifiantes, et éventuellement un agent tensioactif résultant de son procédé de fabrication. De préférence, la coque des microcapsules selon l'invention comprend un gel contenant de l'eau, de l’alginate, et éventuellement un agent tensioactif résultant de son procédé de fabrication.
Dans un mode de réalisation préféré, la coque des microcapsules selon l'invention ne comprend pas d’autre polymère que l’alginate.
Préférentiellement l’alginate est un alginate de sodium ou un alginate de potassium. Les alginates sont produits à partir d'algues brunes appelées laminaires, désignées par le terme anglais « sea weed ». De tels alginates présentent avantageusement une teneur en a-L-guluronate supérieure à environ 50%, de préférence supérieure à 55%, voire supérieure à 60%.
L'agent tensioactif est avantageusement un tensioactif anionique, un tensioactif non ionique, un tensioactif cationique ou un mélange de ceux-ci. La masse moléculaire de l'agent tensioactif est comprise entre 150 g/mol et 10000 g/mol, avantageusement entre 250 g/mol et 1500 g/mol.
Dans le cas où le tensioactif est un tensioactif anionique, il est par exemple choisi parmi un alkylsulfate, un alkyle sulfonate, un alkylarylsulfonate, un alkylphosphate alcalin, un dialkylsulfosuccinate, un sel d'alcalino-terreux d'acides gras saturés ou non. Ces tensioactifs présentent avantageusement au moins une chaîne hydrocarbonée hydrophobe présentant un nombre de carbones supérieur à 5, voire 10 et au moins un groupement anionique hydrophile, tel qu'un sulfate, un sulfonate ou un carboxylate lié à une extrémité de la chaîne hydrophobe. Dans le cas où le tensioactif est un tensioactif cationique, il est par exemple choisi parmi un sel d'halogénure d'alkylpyridium ou d'alkylammonium comme le chlorure ou le bromure de n-éthyldodecylammonium, le chlorure ou le bromure de cétylammonium (CTAB). Ces tensioactifs présentent avantageusement au moins une chaîne hydrocarbonée hydrophobe présentant un nombre de carbones supérieur à 5, voire 10 et au moins un groupement cationique hydrophile, tel qu'un cation d'ammonium quaternaire. Dans le cas où le tensioactif est un tensioactif non ionique, il est par exemple choisi parmi des dérivés polyoxyéthylénés et/ou polyoxypropylénés des alcools gras, des acides gras, ou des alkylphénols, des arylphénols, ou parmi des alkyls glucosides, des polysorbates, des cocamides.
Dans un mode de réalisation, le tensioactif est le laurylsulfate de sodium (LSS) encore appelé dodécylsulfate de sodium et/ou le polyoxyethylène sorbitan monoleate (Polysorbate 80).
De préférence, le tensioactif est le polyoxyethylène sorbitan monoleate (Polysorbate
80). Dans un mode de réalisation, la teneur massique en tensioactif dans la coque est supérieure à 0,001% et est avantageusement supérieure à 0,1 %. Avantageusement, la concentration en masse de tensioactif est d'environ 0,3%.
La coque des microcapsules selon l’invention peut comprendre en outre des stabilisants, des particules densifiantes ou des agents limitant la sédimentation, tels que la silice, ou le talc.
L’épaisseur de la coque est un facteur influençant la robustesse la microcapsule et la cinétique de diffusion du composé organique actif. Ainsi l’épaisseur de la coque peut être choisie pour obtenir une cinétique de diffusion recherchée. De préférence, l’épaisseur de la coque est d’au moins 10 pm, de préférence elle est comprise entre 20 pm et 500 pm, plus préférentiellement entre 20 et 150 pm.
La coque de la microcapsule a de préférence une épaisseur comprise entre 0,1 % et 20%, avantageusement entre 1% et 20% et plus particulièrement entre 10% et 20% du diamètre de la capsule.
La diffusion du composé organique actif est également dépendante du coefficient de partage entre le cœur lipophile de la microcapsule et la phase aqueuse de la coque.
De préférence, la microcapsule selon l’invention est adaptée pour la diffusion du composé organique actif sur une durée supérieure à 3 semaines, plus préférentiellement supérieure à 6 semaines et de manière préférée supérieure à 2 mois. Ainsi l’invention concerne l’utilisation, de préférence non thérapeutique, de la microcapsule selon l’invention pour la diffusion du composé organique actif sur une durée supérieure à 3 semaines, plus préférentiellement supérieure à 6 semaines et de manière préférée supérieure à 2 mois.
De préférence, la microcapsule selon l’invention est adaptée pour la diffusion du composé organique actif sur la durée correspondant à la période de vol du ravageur visé.
Ainsi dans le cas où la microcapsule comprend pour composé organique actif un sémiochimique et plus particulièrement une phéromone sexuelle d’un ravageur volant donné, alors la microcapsule est adaptée pour la diffusion de ladite phéromone sur la durée de la période de vol dudit ravageur.
Par « adaptée pour la diffusion du composé organique actif sur une durée », on entend que pendant ladite durée le composé organique actif continue de diffuser en dehors de la microcapsule à une vitesse non nulle sensiblement constante.
La microcapsule peut comprendre en outre d’autres composants, comme par exemple, des composés antioxydants, des filtres UV, des pigments, des colorants, des stabilisants, des particules densifiantes telles que la silice ou le talc, des huiles essentielles ou d’autres additifs.
Utilisations et méthodes
Les définitions définies dans la section microcapsule s’appliquent ici également.
De préférence, dans les méthodes et les utilisations selon l’invention, les microcapsules sont utilisées en tant que telles, c’est-à-dire qu’elles ne sont pas incluses dans une autre structure (tel qu’un film, une bille, un gel ou encapsulée une seconde fois), mais qu’elles sont utilisées directement, éventuellement en suspension dans un liquide.
L’invention concerne l’utilisation de microcapsules selon l’invention pour le traitement de culture végétale et/ou de leurs semences.
Par « traitement de culture végétale et/ou de leur semence », on entend des traitements pouvant prendre place avant, pendant ou après la mise en culture, et ici plus particulièrement dans le but de prévenir et/ou de limiter les attaques des ravageurs ou de réduire les impacts de celles-ci. On entend également des traitements pouvant prendre place dans des espaces verts, tels que des jardins ou des parcs. L’invention concerne en particulier l’utilisation de microcapsules selon l’invention comme pesticide.
L’invention concerne donc en particulier l’utilisation de microcapsules pour le traitement de culture végétale et/ou de leurs semences, dans lesquelles le composé organique actif est un agent de biocontrôle.
L’invention comprend une méthode de traitement de culture et/ou semences comprenant l’application de microcapsules selon l’invention.
Par « culture » ou « culture végétale », on entend ici une production végétale tirée de l'exploitation de la terre. Dans un mode de réalisation, les cultures végétales sont choisies parmi le blé, le maïs, le colza, la vigne et la betterave.
L’invention porte en particulier sur une méthode de traitement de culture et/ou de semences comprenant l’épandage, la pulvérisation foliaire ou l’enrobage de semences avec des microcapsules selon l’invention, de préférence des microcapsules selon l’invention dans lesquelles le composé organique actif est un agent de biocontrôle. Dans cette méthode, les microcapsules peuvent être utilisées en suspension dans un liquide. Par « ravageurs », on entend ici principalement les ravageurs animaux, comme des insectes, des arachnides ou de petits mammifères et plus préférentiellement les insectes. Plus particulièrement les ravageurs sont choisis parmi Lobesia botrana (L’Eudémis de la vigne), Eupoecilia ambiguella (communément appelée Cochylis), Cydia pomonella (Carpocapse du pommier), Grapholita molesta (Tordeuse orientale), Anarsia lineata (petite tordeuse du pêcher), Tuta absolute (Mineuse de la tomate) Thaumetopoea pityocampa (processionnaire du pin), Bruchus rufimanus (Bruche de la féverole), ou encore les pucerons, les cécidomyies, la pyrale, la sésamie, les petites et grandes altises, le charançon du bourgeon terminal, les cryptoblabes, ou les cicadelles.
Par « pesticide » on entend ici une formulation visant à éliminer des insectes, des rongeurs ou de l’adventice.
Dans un autre mode de réalisation, l’invention concerne l’utilisation, de préférence non-thérapeutique, de microcapsules selon l’invention pour la nutrition et/ou l’alimentation animale et/ou humaine. Dans ce mode de réalisation, les composés organiques actifs utilisés ne sont pas, de préférence, des agents actifs thérapeutiques, c’est-à-dire qu’ils ont un intérêt d’un point de vue nutritionnel ou alimentaire mais qu’ils ne permettent pas de prévenir ou de traiter des maladies du sujet les consommant. De préférence, les composés organiques actifs utilisés sont des agents comestibles, de préférence avec des propriétés organoleptiques ou nutritives. Ainsi dans cette utilisation, les agents actifs ont de préférence un intérêt d’un point de vue nutritionnel ou alimentaire mais ne permettent pas de prévenir ou de traiter des maladies du sujet les consommant.
Par « alimentation » on entend la prise d’aliment habituelle ou fréquente. En effet les microcapsules peuvent contenir des composés organiques actifs qui permettent d'améliorer les propriétés d'un produit alimentaire, telles que ses propriétés organoleptiques (par exemple par la diffusion d’arômes comme les huiles essentielles) ou sa durée de conservation (par exemple par le contrôle de la diffusion du composé organique).
Par « nutrition » on entend la prise, souvent plus ponctuelle ou lors de cure, de complément alimentaire typiquement pour éviter ou combler une carence. En effet, les microcapsules selon l’invention peuvent contenir par exemple des vitamines.
Par « animal » on entend un animal sauvage ou domestiqué. De préférence l’animal est un animal domestiqué, d’élevage ou de compagnie. En particulier les animaux selon l’invention sont choisis parmi les animaux de compagnie tels que les chiens, les chats, les poissons, les lapins, les chevaux, les tortues, les espèces d’élevage telles que : les bovins (vache, bœuf), les ovins (mouton), les caprins, les lapins, les porcins (porc), les camelins, et les oiseaux élevés dans l’aviculture (poule, caille, etc..).
L’invention concerne aussi l’utilisation de microcapsules selon l’invention pour la formulation de cosmétiques. Dans ce mode de réalisation, les composés organiques actifs utilisés ne sont pas, de préférence, des agents actifs thérapeutiques, c’est-à-dire qu’ils ont un intérêt d’un point de vue cosmétique mais qu’ils ne permettent pas de prévenir ou de traiter des maladies du sujet les utilisant.
Ainsi, par exemple les microcapsules selon l’invention peuvent comprendre des adjuvants classiques des compositions cosmétiques tel que : des actifs cosmétiques hydrophiles ou lipophiles, des conservateurs, des antioxydants, des parfums et des agents absorbant les odeurs.
L’invention concerne également l’utilisation de microcapsules selon l’invention pour la formulation de compositions pharmaceutiques. Dans ce mode de réalisation, les agents actifs utilisés sont, de préférence, des agents actifs thérapeutiques, c’est-à-dire qu’ils permettent de prévenir ou de traiter des maladies du sujet les consommant.
En effet, l’utilisation de microcapsules selon l’invention permet de faciliter le stockage, le conditionnement ou la préparation des formulations cosmétiques ou pharmaceutiques tout en conservant une bonne qualité du composé organique actif.
Compositions pharmaceutiques et application thérapeutique
L’invention concerne également une composition pharmaceutique comprenant une microcapsule selon l’invention. La demande porte aussi sur une microcapsule selon l’invention pour son utilisation comme médicament.
La présente invention concerne également une méthode de traitement d’un sujet, comprenant l'administration d'une quantité thérapeutiquement efficace de microcapsules selon l’invention à un sujet qui en a besoin.
Dans ce mode de réalisation, la microcapsule selon l’invention comprend avantageusement un composé actif thérapeutique.
Par " agent actif thérapeutique " on entend un agent actif comme défini dans la section microcapsule ci-dessus qui en outre est connu et/ou utilisé dans un but thérapeutique particulier, c’est-à-dire qu’il est connu et/ou utilisé dans le traitement ou la prévention de maladies. Par « composition pharmaceutiques » on entend des compositions possédant des propriétés curatives ou préventives à l'égard des maladies humaines ou animales. En particulier les capsules selon l’invention peuvent comprendre des sémiochimiques insectifuges, permettant de prévenir ou de limiter la venue de parasites sur les animaux ou les humains.
Les compositions pharmaceutiques telles que définies ici comprennent donc de préférence en outre des excipients pharmaceutiquement acceptables.
Par "pharmaceutiquement acceptable", on entend ici des compositions et entités moléculaires qui ne produisent pas de réactions secondaires, allergiques ou autrement non- désirées quand elles sont administrées à un sujet.
Par "sujet", on entend ici un être vivant, de préférence un mammifère, et plus particulièrement un humain.
Par "quantité thérapeutiquement efficace", on entend ici une quantité efficace, à des doses et pendant des périodes nécessaires, pour obtenir le résultat thérapeutique souhaité. Cette quantité peut varier en fonction de facteurs tels que la maladie, l’étendue de la maladie, l'âge, le sexe et le poids du sujet, et la capacité des microcapsules à provoquer un résultat thérapeutique souhaité. Une quantité thérapeutiquement efficace englobe une quantité dans laquelle tout effet toxique ou nuisible est compensé par les effets thérapeutiquement bénéfiques. Une quantité thérapeutiquement efficace englobe également une quantité suffisante pour conférer un bénéfice, par exemple un bénéfice clinique.
De telles compositions pharmaceutiques sont de préférence adaptées à la voie d’administration.
Dans un mode de réalisation particulier, les compositions pharmaceutiques sont adaptées à une administration orale, sublinguale, buccale, intranasale ou topique.
L’invention concerne également l’utilisation de microcapsules selon l’invention pour la fabrication d’un médicament. L’invention concerne également l’utilisation de microcapsules selon l’invention pour la formulation de compositions pharmaceutiques.
Pour ces utilisations, la microcapsule selon l’invention comprend avantageusement un agent actif thérapeutique.
Par "traitement" ou "traiter", on entend ici atteindre, partiellement ou substantiellement, un ou plusieurs des résultats suivants : réduire partiellement ou totalement l'étendue de la maladie, améliorer un symptôme clinique ou un indicateur associé à la maladie, retarder, inhiber ou prévenir la progression de la maladie. Par "prévention" ou "prévenir", on entend ici atteindre, partiellement ou substantiellement, un ou plusieurs des résultats suivants : empêcher ou retarder l’apparition de la maladie ou d’au moins un de ses symptômes, empêcher ou retarder la dégradation d’un indicateur associé à l’apparition de la maladie.
L’invention concerne encore l’utilisation de microcapsules selon l’invention pour la dépollution des sols ou des eaux usées.
L’invention concerne encore l’utilisation de microcapsules selon l’invention dans des produits d’entretiens. Par « produits d’entretien » on entend des produits pour leur utilisation dans le sein privé ou professionnel pour entretenir, nettoyer et/ou protéger des surfaces.
L’invention concerne ainsi l’utilisation de microcapsules selon l’invention dans pour la formulation de produits d’entretiens, comme par exemple :
- dans des pesticides, des insecticides ou des insectifuges pouvant être utilisés en intérieur ou en extérieur,
- dans des désodorisants par exemple des désodorisants de textiles ou des parfums d’intérieur,
- dans des produits d’entretien du bois, par exemple pour limiter l’attaque du bois par des parasites.
Dans la description et dans les exemples suivants, sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages en poids et les plages de valeurs libellées sous la forme « entre ... et ... », « allant de ... à ... », ou « supérieur à ... » incluent les bornes précisées.
Dans toute la demande, le libellé "comprenant un" ou "comportant un" signifie "comprenant au moins un" ou "comportant au moins" un sauf si le contraire est spécifié.
Les exemples ci-après sont présentés à titre illustratif et non limitatif du domaine de l’invention.
Figures :
[Fig. 1 ] Figure 1 : Ce graphique représente l’abondance du composé principal de la phéromone non encapsulée après préconcentration par la technique dite de Solid Phase Micro-Extraction (SPME), séparation des composés de la phéromone par chromatographie en phase gazeuse et détection à la spectrométrie de masse (GCMS) dans une enceinte fermée à température contrôlée.
[Fig. 2] Figure 2 : Ce graphique représente l’abondance du composé principal de la phéromone encapsulée après préconcentration par la technique dite de Solid Phase Micro- Extraction (SPME), séparation des composés de la phéromone par chromatographie en phase gazeuse et détection à la spectrométrie de masse (GCMS) dans une enceinte fermée à température contrôlée.
[Fig. 3] Figure 3 : Ce graphique représente l’abondance du pic de phéromone à l’équilibre de différents prototypes de capsules avec des phases continues de nature différente.
[Fig. 4] Figure 4 : Ce graphique représente l’abondance du pic de phéromone à l’équilibre au cours du temps, lorsque la phéromone est non encapsulée. L’ordonnée représente l’aire sous le pic caractéristique de la phéromone. L’abscisse représente le moment de la prise de la mesure en jour (j1 , j5) ou en semaine (S1 à S4).
[Fig. 5] Figure 5 : Ce graphique représente l’abondance du pic de phéromone à l’équilibre au cours du temps, lorsque la phéromone est encapsulée dans une microcapsule avec un cœur à base de paraffine à forte viscosité et avec une épaisseur de coque égale à 25 pm. L’ordonnée représente l’aire sous le pic caractéristique de la phéromone. L’abscisse représente le moment de la prise de la mesure en jour (j1 , j5) ou en semaine (S1 à S4).
[Fig. 6] Figure 6 : Ce graphique représente l’abondance du pic de phéromone à l’équilibre au cours du temps, lorsque la phéromone est encapsulée dans une microcapsule avec un cœur à base de paraffine à faible viscosité et avec une épaisseur de coque égale à 30 pm. L’ordonnée représente l’aire sous le pic caractéristique de la phéromone. L’abscisse représente le moment de la prise de la mesure en jour (j1 , j5) ou en semaine (S1 à S4).
[Fig. 7] Figure 7 : Ce graphique représente l’abondance du pic de phéromone à l’équilibre au cours du temps, lorsque la phéromone est encapsulée dans une microcapsule avec un cœur à base de paraffine à forte viscosité et avec une épaisseur de coque égale à 100 pm. L’ordonnée représente l’aire sous le pic caractéristique de la phéromone. L’abscisse représente le moment de la prise de la mesure en jour (j1 , j5) ou en semaine (S1 à S4). [Fig. 8] Figure 8 : Ce graphique représente l’abondance du pic de phéromone à l’équilibre au cours du temps, lorsque la phéromone est encapsulée dans une microcapsule millimétrique. L’ordonnée représente l’aire sous le pic caractéristique de la phéromone. L’abscisse représente le moment de la prise de la mesure en jour (j1 , j5) ou en semaine (S1 à S4).
[Fig. 9] Figure 9 : Ce graphique représente la fraction de phéromone restante après 4 semaines de diffusion (en pourcentage).
[Fig. 10] Figure 10 : Ce graphique représente l’effet des échantillons testés sur le comportement de l’insecte mâle, donc sur sa réponse. La mention « 14 DAO » signifie 14 jours après ouverture, c’est-à-dire que le flacon comprenant les capsules testées a été ouvert et gardé 14 jours dans l’étuve avant de réaliser le test.
[Fig. 11 ] Figure 1 1 : Ce graphique représente la fraction de phéromone restante après 20 semaines de diffusion (en pourcentage).
[Fig. 12] Figure 12 : Ce graphique représente la baisse de fécondité des couples placés à proximité des échantillons. La mention « 14 DAO » signifie 14 jours après ouverture, c’est- à-dire que le flacon comprenant les capsules testées a été ouvert et conservé 14 jours dans l’étuve avant de réaliser le test.
Exemples :
Exemple 1
Des capsules ont été formées par co-extrusion de deux fluides :
- le fluide de cœur constitué de l’huile de paraffine dans laquelle est solubilisée la phéromone à une concentration massique de 1 %, et
- le fluide de coque constitué d’une solution d’alginate et d’un tensioactif (SDS à une concentration molaire de 8 mM).
Les débits respectifs des fluides entre les fluides de cœur et de coque et les paramètres de l’actuation piézoélectrique (tension et fréquence) appliquées au co-écoulement ont été optimisés afin d’obtenir in fine des capsules de type cœur-coque, mono-cœur, de taille calibrée et monodisperses, avec une coque d’alginate homogène afin de manipuler un échantillon homogène et de pouvoir caractériser, de manière reproductible, le phénomène de diffusion.
L’étude est réalisée sur la phéromone de la processionnaire du pin, le Z-13- hexadecen-1 1 -yn-1 -yl acétate. Ce composé, comme toutes les phéromones, est relativement onéreux (300€/g). Un premier effort des inventeurs a consisté à développer une méthode pour injecter de faibles volumes de cœur de l’ordre du mL.
Un système d’injection segmenté, s’est révélé satisfaisant. L’échantillon comprenant la phéromone est placé entre deux petites bulles d’air le séparant de l’huile porteuse.
Une méthode analytique a été développée pour détecter le composé principal de la phéromone. Les faibles quantités d’analytes ont orienté le choix vers une méthode de préconcentration dite de Solid Phase Micro-Extraction (SPME) et à la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GCMS).
Les inventeurs se sont assurés que la phéromone diffusait bien hors des capsules, mais aussi que l’encapsulation permettait de prolonger significativement la durée de diffusion de la phéromone, allant de moins de 10 jours à plus de 38 jours (voir figures 1 et 2).
Exemple 2 : Système fermé : étude de l’équilibre thermodynamique
Afin d’établir les profils de diffusion des échantillons aux temps courts et avoir des premières informations sur d’éventuelles différences entre les capsules, une étude a été réalisée en système fermé.
L’expérience consiste à introduire les échantillons dans des flacons hermétiques de 20 mL et à suivre l’évolution de la quantité extraite par la fibre de la SPME au cours du temps, jusqu’à atteindre un équilibre. Les mesures ont d’abord eu lieu sur des temps courts (une mesure toutes les 45 minutes, cette durée correspondant au temps d’analyse) puis, une fois la concentration maximale atteinte, les mesures sont réalisées à des intervalles de temps plus grands afin de s’assurer que l’équilibre a bien été atteint (une mesure toutes les 2h30).
Ces essais ont été réalisés avec la phéromone d’Eudémis, le (E)-7-(Z)-9-dodecadienyl acetate (C14H24O2).
Figure imgf000018_0001
Formule (I), (E)-7-(Z)-9-dodecadienyl acetate (C14H24O2) a) Effet de l’encapsulation
Les inventeurs ont observé que lorsque la phéromone est encapsulée, l’équilibre est atteint au bout de 2 heures environ, tandis que lorsqu’elle ne l’est pas, l’équilibre n’est pas atteint même au bout de 50 heures ce qui signifie que la phéromone continue d’être relarguée. Il semblerait donc que la présence de la membrane d’alginate a un effet sur l’équilibre thermodynamique du système lorsque la phéromone est confinée. b) Effet de la composition de cœur
La quantité de phéromone adsorbée sur la fibre varie également en fonction de la composition du cœur de la microcapsule. En effet, les inventeurs ont testé trois huiles comme composition de cœur de la microcapsule : le myristate d’isopropyle et deux huiles de paraffine de compositions différentes et de viscosités différentes.
Les inventeurs ont observé que les quantités libérées de phéromones à l’équilibre pour les paraffines sont plus importantes que pour le myristate d’isopropyle. En particulier, la quantité de phéromone libérée à l’équilibre est deux à trois fois plus importante pour les paraffines que pour le myristate d’isopropyle. Cela suggère que la phéromone est plus ou moins retenue en fonction de la nature de la solution de cœur dans laquelle elle est dispersée.
La structure du composé volatil (notamment en termes de longueur de chaîne et de groupe fonctionnel) se rapproche davantage de celle du myristate d’isopropyle que de celle des paraffines. Les inventeurs ont donc formulé l’hypothèse que lorsque le composé volatil a plus d’affinité avec la phase continue, sa diffusion hors de la capsule est ralenti. c) Effet de l’épaisseur de la coque
Les inventeurs ont également comparé des capsules dont la coque a une épaisseur de 25 pm à des capsules dont la coque à une épaisseur de 100 pm. Les résultats obtenus semblent indiquer que s’il y a un effet de la variation d’épaisseur de la coque, celui-ci est relativement faible ou peu visible dans ces conditions d’analyse. Néanmoins, une tendance se dessine : lorsque l’épaisseur de la coque augmente, la diffusion semble légèrement ralentie. d) Effet de la taille des capsules
Les inventeurs ont comparé des capsules de taille submillimétrique à des capsules millimétriques. Ici ils ont observé un ralentissement de la diffusion visible dans le cas des capsules millimétriques. Cela s’expliquerait par la surface d’échange qui est plus importante dans le cas de capsules submillimétriques, pour une quantité de phéromone donnée.
En conclusion de cet exemple, le fait d’encapsuler la phéromone présente un intérêt. Il apparait que l’encapsulation a un effet sur la thermodynamique et modifie l’équilibre de diffusion. Cette modification dépend de la nature chimique de la coque et donc de la solubilité de la molécule d’intérêt dans cette dernière ; ce paramètre est représenté par le coefficient de partage K qui est reconnu pour sa faculté à décrire l’équilibre d’une molécule entre les 2 phases d’un système biphasique constitué de deux solvants non-miscibles.
Le coefficient K dépend également de la solubilité de la molécule d’intérêt dans la phase continue (solution de cœur) et donc de l’affinité entre les deux. Cela explique les variations observées entre les différentes phases continues.
Concernant l’épaisseur de la coque, celle-ci définit la surface sur laquelle s’établit le gradient et donne le flux. En théorie, plus cette surface est importante, plus le temps de relargage de la molécule sera long.
Enfin, comme mentionné précédemment, les différences obtenues entre capsules submillimétriques et millimétriques s’expliquent par la surface d’échange qui est plus importante pour un échantillon de capsules submillimétriques que pour un échantillon de capsules millimétriques, les deux contenant les mêmes quantités de phéromone.
Exemple 3 : Système ouvert, étude cinétique en conditions « réelles »
L’expérience consiste à laisser diffuser la phéromone dans une étuve ventilée à température contrôlée (17°C) et suivre l’évolution de la quantité de phéromone restante au sein de l’échantillon au cours du temps. Au bout d’un temps d’extraction et d’équilibre définis au préalable, l’abondance de la phéromone extraite est mesurée. La quantité extraite est proportionnelle à la masse de phéromone restant dans les capsules. En pratique, pour chaque prototype, les capsules humides sont placées au fond des flacons hermétiques dédiées à l’analyse SPME de volume défini (20 mL). Avant chaque analyse, les flacons sont fermés pendant 3h sur un portoir à effet Peltier à 17°C afin de s’assurer que les mesures sont réalisées une fois l’équilibre établi.
Le suivi de diffusion s’est déroulé sur 20 semaines.
Les capsules de cet exemple sont produites de manière similaire à l’exemple 1. Cet exemple a été mené pour les tordeuses de la vigne : Eudémis et Cochylis.
Les molécules majoritaires composant les phéromones sexuelles de ces deux espèces sont le (E)-7-(Z)-9-dodecadienyl acétate (C14H24O2, représenté ci-dessus) et le (Z)-9-dodecenyl acétate (C14H26O2).
Figure imgf000020_0001
Formule (II), (Z)-9-dodecenyl acétate (C14H26O2)
Trois huiles ont été testées : le myristate d’isopropyle et deux huiles de paraffine de compositions différentes et de viscosité différente.
Enfin, l’analyse de la diffusion des phéromones à travers la coque de la capsule (ici la membrane d’alginate) a été réalisée par GC/MS en passant toujours par une étape de pré-concentration de l’échantillon grâce à la technique de SPME. Les inventeurs ont ainsi pu suivre la cinétique de relargage de plusieurs échantillons de capsules et celle d’un témoin non-encapsulé (la phéromone étant simplement solubilisée dans de l’huile de paraffine).
Les inventeurs ont démontré l’intérêt de formuler les phéromones dans des capsules d’alginate. En effet, les résultats (Figures 4 et 5) indiquent que l’encapsulation permet de ralentir le relargage de la phéromone et donc d’augmenter la durée pendant laquelle celle- ci diffuse hors des capsules : après 4 semaines de diffusion, 88% de la quantité initiale de phéromone a été libérée lorsque celle-ci n’est pas encapsulée ; contre seulement 47% pour la forme encapsulée (figure 9).
Après 20 semaines de diffusion, les inventeurs ont observé que 99,5 % (9.95 mg) de la quantité initiale de phéromone a été libérée lorsque celle-ci n’est pas encapsulée, contre seulement 72% pour la forme encapsulée (figure 11 ). Les capsules de la figure 4 ont un diamètre moyen de 495 pm avec une épaisseur de coque de 25 pm (e=25pm) et un cœur huileux de paraffine (ici paraffine 1), ci-après nommées capsules B. Les inventeurs ont également, pour une phase de cœur donnée, fait varier la géométrie de la capsule, à savoir la taille de la capsule et l’épaisseur de la membrane d’alginate.
En faisant varier ces paramètres, il est possible d’obtenir des profils de diffusion différents (Figures 6, 7 et 8).
En figure 6, des capsules de 490 pm de diamètre avec une épaisseur de coque de 30 pm et un cœur de paraffine de basse viscosité sont testées (capsules A).
En figure 7, des capsules de 505 pm de diamètre avec une épaisseur de coque de 100 pm et un cœur de paraffine de haute viscosité sont testées.
En figure 8, des capsules de 4 mm de diamètre avec une épaisseur de coque de 310 pm et un cœur de paraffine de haute viscosité sont testées (capsules D).
Les caractéristiques des capsules produites et sur lesquelles le phénomène de diffusion a été étudiées sont présentées dans le tableau suivant :
[Tableau 1 ] Tableau 1 :
Figure imgf000021_0001
En comparant les fractions de phéromone restantes après quatre semaines de diffusion pour les prototypes de capsules étudiés (Figure 9) les inventeurs ont tiré deux conclusions : l’affinité des phéromones pour la phase continue (phase huileuse) est le facteur thermodynamique le plus important pour le contrôle de leur diffusion ; la géométrie des capsules (taille et épaisseur de la membrane d’alginate) semble avoir un effet sur la cinétique de relargage. En traçant les courbes de relargage de la phéromone au cours du temps pour chacun des échantillons étudiés plusieurs observations sont faites.
La première est que selon les échantillons, la libération de la phéromone se fait de façon plus ou moins linéaire. Pour la phéromone non-encapsulée, cette libération n’est pas linéaire. Il en est de même pour les capsules de paraffine haute viscosité (épaisseur de membrane de 25 pm). Au contraire, pour les capsules de paraffine basse viscosité d’épaisseur de membrane 25 pm, celles de paraffine haute viscosité d’épaisseur de membrane 100 pm et les capsules millimétriques, le relargage de la phéromone est assez linéaire avec des coefficients de détermination (R2) qui valent respectivement 0,97, 0,95 et 0,94.
En comparant les pentes de ces régressions linéaires, les inventeurs ont constaté que celle obtenue pour la phéromone non-encapsulée est au moins 3 fois supérieure à celle obtenue lorsque la phéromone est encapsulée.
En comparant les pentes des droites obtenues pour les capsules paraffine haute viscosité avec des épaisseurs de membrane de 25 et 100 pm, les inventeurs ont observé des valeurs assez proches ce qui laisse penser que l’épaisseur de la membrane n’a pas un effet important sur le phénomène de diffusion.
Enfin, en comparant les capsules submillimétriques et millimétriques pour une même phase de cœur donnée (paraffine haute viscosité) et un même ratio cœur/coque (Rq = 1 ), les inventeurs ont observé que la pente est deux fois moins importante lorsque la capsule est de plus grande taille. Cela est dû à la surface d’échange qui est plus importante dans le cas de capsules submillimétriques. Cette tendance est également observée lorsque l’on compare des capsules submillimétriques avec des phases de cœur différentes : la pente est deux fois plus importante pour les capsules avec de la paraffine haute viscosité que pour les capsules avec de la paraffine basse viscosité.
En conclusion, le paramètre qui influence majoritairement le phénomène de diffusion est la nature de la phase de cœur et l’affinité et la solubilité que la phéromone présente avec cette dernière ; et dans un second temps, les paramètres géométriques des capsules.
Ainsi, les inventeurs ont montré l’intérêt de formuler les phéromones dans des capsules ayant un cœur comprenant une phase lipophile. Ils ont également pu caractériser le processus de diffusion de manière assez précise et déduire les paramètres ayant une influence significative sur ce dernier. Exemple 4 : essais réalisés sur insectes
Les capsules de cet exemple sont produites de manière similaire à l’exemple 3.
Pour tester l’effet des capsules sur les insectes, des essais en tunnel de vol ont été réalisés. Le tunnel est une enceinte de 150 cm de long, 50 cm de large et 32 cm de hauteur, comprenant un ventilateur aux deux extrémités du tunnel et dans lequel l’air entrant est filtré (filtre charbon). Les inventeurs étudient ici la diffusion du signal chimique par un flux d'air depuis sa source jusqu'au récepteur (un insecte mâle, Lobesia botrana). Lors des essais, l’éclairage est réalisé avec de la lumière rouge à une intensité de 80 lux, la température est de 21 °C, l’humidité relative de 80 % et la vitesse du vent est réglée à 0,35 m/s. Le mâle est lâché à 140 cm de la source, sur un support à une hauteur de 30 cm. Le comportement du mâle est mesuré selon une échelle prédéfinie pendant 2 min. La source comprend 220 mg de phéromone. Un contrôle positif et un produit du commerce sont également testés dans les mêmes conditions. Le contrôle positif est un contrôle commercial de la compagnie BIOPROX comprenant 1 mg de phéromone incluse dans du caoutchouc. Le produit du commerce est un rak (distributeurs en plastique) diffuseur de phéromone.
Les résultats obtenus sont présentés figure 10. La mention « 14 DAO » signifie 14 jours après ouverture, c’est-à-dire que le flacon comprenant les capsules testées a été ouvert et gardé 14 jours dans l’étuve avant de réaliser le test.
Grâce à ce test les inventeurs ont montrés que les paramètres qui ont le plus d’influence sur le comportement observé du mâle sont l’épaisseur de la coque de la capsule ainsi que la composition du cœur par rapport au vieillissement des capsules.
Exemple 5
L’effet en extérieur des microcapsules a aussi été testé. Des microcapsules sont déposées au sein d’un verger et 3 cages sont déposées à proximité, chaque cage comprenant 5 couples de Lobesia botrana. Les inventeurs ont alors mesuré la ponte des femelles après une nuit passée en cage dans cet environnement.
Ces tests ont permis de valider les microcapsules selon l’invention pour leur utilisation en extérieur (voir résultats figure 12).
Grâce à ces tests les inventeurs ont montrés que les paramètres qui ont le plus d’influence sur la reproduction des Lobesia botrana sont, par ordre d’importance, le vieillissement des capsules, la composition du cœur et l’épaisseur de la coque.

Claims

REVENDICATIONS
1. Microcapsule avec un cœur comprenant une phase lipophile entouré d’une coque gélifiée dans laquelle la microcapsule a un diamètre moyen compris entre 50 et 4000 pm lorsqu’elle est sous forme hydratée, et dans laquelle le cœur comprend en outre au moins un composé sémiochimique.
2. Microcapsule selon la revendication 1 , dans laquelle le cœur est huileux ou est une émulsion huile-dans-eau (H/E).
3. Microcapsule selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ledit au moins un composé sémiochimique est choisi parmi les phéromones, les allomones, les kairomones et les synomones.
4. Microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle ledit au moins un composé sémiochimique est volatil.
5. Microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la coque gélifiée a une épaisseur d’au moins 10 pm.
6. Microcapsule selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle le cœur huileux est composé majoritairement d’une huile choisie parmi les paraffines et leurs mélanges.
7. Microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, pour son utilisation pour la diffusion sur une durée supérieure à 3 semaines dudit au moins un composé sémiochimique.
8. Utilisation de microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, pour le traitement des cultures végétales et/ou de leurs semences.
9. Méthode de traitement de culture et/ou de semences comprenant l’application de microcapsules selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
10. Utilisation de microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, pour la nutrition et/ou l’alimentation animale et/ou humaine.
11. Utilisation de microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à
7, pour la formulation de cosmétiques ou de compositions pharmaceutiques.
12. Utilisation de microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, pour la dépollution des sols ou des eaux usées.
13. Utilisation de microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans des produits d’entretien.
14. Microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, pour son utilisation pour la nutrition et/ou l’alimentation animale et/ou humaine.
15. Microcapsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, pour son utilisation comme médicament.
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