Nous avons vu précédemment que le système LPAA est capable de stabiliser des émulsions de type huile dans eau pendant plusieurs jours. De plus, si les copolymères LPAA et LPOx sont agités fortement dans une solution aqueuse, de la mousse se forme à l’interface eau/air. Par ailleurs, la détermination de la cmc par fluorescence du pyrène repose sur le principe de la migration du pyrène à l’intérieur des micelles. Tout ceci va donc dans le sens d’une encapsulation effective de molécules hydrophobes dans le cœur des micelles. Afin d’en apporter la preuve irrévocable, nous avons choisi d’encapsuler un colorant hydrophobe, le rouge de soudan.
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Schéma V- 1 : Structure du rouge de soudan
Le rouge de soudan (Schéma V - 1) a la particularité d’être complètement hydrophobe. En effet, lorsqu’il est mélangé dans une solution tampon à pH = 4 en présence de NaCl à 0,1 mol/L, il ne se solubilise pas et après filtration, la solution reste totalement incolore (Figure V - 1).
Figure V-1 : Une solution tampon à pH = 4 et renfermant NaCl à 0,1 mol/L reste incolore après ajout de rouge de soudan, agitation pendant 24h et filtration
1. Encapsulation d’un colorant par les différents systèmes
Avant toute chose, nous avons vérifié qu’une solution de PAA (Mn = 1800 g/mol) reste bien incolore après ajout de rouge de soudan, agitation et filtration. Cela signifie que la couronne de PAA ne solubilise pas le rouge de soudan. L’encapsulation du rouge de soudan a ensuite été testée pour les systèmes suivants :
- LPAA à 1 g/L à pH acide - LPOx à 0,5 g/L à pH acide
- LPAA+LPOx (MM) à 1g/L à pH acide - LPAA réticulé (LPAAR) à 1 g/L à pH acide - LPAA+LPOx réticulé (MMR) à 1 g/L à pH acide
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Pour ce faire, le colorant est ajouté en masse dans chaque solution soumise à une agitation de 750 tr/min. Après 2 à 3h d’agitation, le mélange est filtré afin d’éliminer le colorant non soluble et photographié. Nous obtenons les résultats répertoriés dans le tableau V - 1.
Nous pouvons voir que, pour chaque système, une intense coloration rouge est obtenue après filtration démontrant bien la solubilisation effective de la molécule hydrophobe par les systèmes micellaires.
Tableau V - 1 : Encapsulation du rouge de soudan par les différents systèmes micellaires
LPAA LPOx MM LPAAR MMR
2. Libération d’un colorant par les différents systèmes non réticulés
a) Les systèmes isolés
Afin de visualiser la libération du principe actif, le rouge de soudan a été encapsulé dans des micelles de LPOx et de LPAA, ce qui conduit, de ce fait, à une solution de couleur rouge. Chaque solution est ensuite maintenue dans des conditions défavorables (pH basique pour le LPAA et T > TPT pour le LPOx).
Nous n’avons pas pu visualiser la libération du colorant par le LPAA à pH basique. En effet, la solution reste toujours rouge. Or, nous savons que la couronne de PAA n’aide pas à la solubilisation du rouge du soudan. En revanche, les analyses QELS (chapitre III) révèlent toujours la présence de petits objets à pH basique. Ces objets peuvent être composés de 2 ou 3 unimères, ce qui suffirait à encapsuler le rouge de soudan à ce pH.
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Pour le LPOx, la solution très colorée devient quasiment incolore après filtration (Tableau V - 2) prouvant ainsi la libération du colorant.
b) Les systèmes mixtes
Cette méthode a également été utilisée pour étudier les conditions de libération du système mixte. Les résultats QELS semblent démontrer une bonne conservation globale des micelles lorsqu’une seule condition défavorable est présente (pH acide et T > TPT ou pH basique et T < TPT) et une désorganisation du système quand les deux conditions défavorables sont réunies (pH basique et T > TPT). L’encapsulation de rouge de soudan est donc réalisée sur le système mixte à pH acide et pour une température inférieure à celle du point de trouble. Le pH et/ou la température sont ensuite modifiés.
Les trois conditions sont testées afin de vérifier la stabilité ou la libération du rouge de soudan.
Tableau V - 2 : Libération de colorant pour le LPOx et le système mixte non réticulé dans différentes conditions environnementales
LPOx Système mixte : LPOx + LPAA
T > TPT pH acide et T < TPT pH acide et T > TPT pH basique et T < TPT pH basique + T > TPT
Lorsque les deux conditions défavorables sont réunies, la solution devient quasiment incolore (Tableau V - 2) prouvant, ainsi, la libération du colorant.
Lorsque la température augmente à pH acide, la coloration rouge subsiste, démontrant ainsi la conservation des systèmes micellaires.
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Toutefois, à pH basique et T < TPT, la coloration est nettement moins prononcée après filtration. Au bout d’une heure trente, une nouvelle filtration révèle une solution totalement incolore (Tableau V - 3). Les filtrations successives peuvent provoquer une perte de coloration mais ne justifient pas la décoloration totale de la solution.
Tableau V - 3 : Libération du rouge de soudan par système mixte non réticulé à pH basique au cours du temps
pH acide et T < TPT pH basique et T < TPT
t0 t = 1h30
Deux hypothèses peuvent expliquer ce phénomène. La première est une désorganisation du système au cours du temps conduisant à une libération progressive du colorant. Ceci parait étonnant dans la mesure où, à pH basique, le système LPOx forme toujours des micelles lorsqu’il est seul en solution et qu’il n’a pas été observé de libération du colorant par le système LPAA isolé à pH basique.
Toutefois il est possible qu’à pH basique, l’extension des chaînes de PAA dans les micelles mixtes permettent la libération du colorant. Etant toujours en présence de micelles, cette libération se produit par diffusion lente à travers la couronne.
c) Les systèmes mixtes réticulés
Dans le cas des micelles mixtes réticulées (MMR), quelles que soient les conditions de pH et de température, les solutions restent colorées à t0 (Tableau V – 4). Le rouge de soudan n’est donc jamais libéré instantanément. Un plus haut degré de contrôle de relargage est obtenu. Ceci met en évidence des perspectives prometteuses concernant la libération contrôlée et progressive de principe actif hydrophobe par les MMR.
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Tableau V - 4 : Libération du rouge de soudan par le système mixte réticulé en fonction de la température et du pH
pH acide pH basique
T<TPT T>TPT T<TPT T>TPT