Discussion sur les techniques avanc´ ees

Ultrasound Acoustic AFM

Il existe peu de techniques d´edi´ees sp´ecifiquement `a l’analyse de surface. Ces techniques ont

vite montr´e leurs limites `a cause de la tr`es faible quantit´e d’impuret´es que nous devions quantifier

et la constitution chimique des impuret´es. Face `a l’´echec de ces techniques pour r´epondre `a la

probl´ematique, une nouvelle approche bas´ee sur la microscopie de champs proche UA-AFM. Ce

prototype d´evelopp´e au sein du laboratoire a n´ecessit´e des optimisations dans l’´emission et le

traitement du signal acoustique. Par ailleurs, afin de travailler `a fr´equence unique, il a fallu

am´eliorer notre compr´ehension du couplage entre l’onde de battement et la pointe.

Cette technique a permis pour la premi`ere fois de caract´eriser la surface du lactose. Les

r´esultats ont ´et´e loin des attentes des industriels. En effet, plus de 50% de la surface des

particules de lactose ´etait recouverte d’impuret´es. Les interactions potentielles entre le lactose

et un principe actif sont par cons´equence limit´ees. Cependant, un lactose sort du lot avec une

surface accessible sup´erieure `a 50% et tr`es peu de riboflavine : le lactose Armor P2.

Selon le fabricant, l’´elimination de la riboflavine apparait plus ou moins maitris´ee. En effet,

le lactose concurrent P4 pr´esentait une surface recouverte par la riboflavine trois fois plus

importante que dans le cas du lactose concurrent P5. Le lactose concurrent P4 se rapprochait

par ses caract´eristiques du lactose Refined de la soci´et´e Armor.

Une corr´elation est apparue entre la rugosit´e et la pr´esence d’impuret´es `a la surface. Les

lactoses Armor apparaissent avoir un meilleur ´etat de surface que les lactoses concurrents.

La pr´esence de riboflavine augmente la rugosit´e alors que les impuret´es lactulose, glucose et

galactose se disposent sous forme amorphe augmentant que l´eg`erement la rugosit´e.

Surface Force Spectroscopy

Apr`es la quantification de surfaces accessibles, il ´etait important d’´evaluer les interactions

entre les diff´erents principes actifs et constituants de la surface. Traditionnellement, quand un

nouveau principe actif est d´ecouvert, les interactions sont mesur´ees sur un lactose ultra pur

qui n’est pas repr´esentatif des lactoses commerciaux. Il ´etait donc important de mesurer les

interactions r´eelles.

Notre choix s’est port´e sur trois principes actifs actuellement commercialis´es en m´elange

binaire avec le lactose dans des dispositif Diskus : le propionate de fluticasone, le sulfate de

salbutamol et le xinafoate de salm´et´erol.

Lepropionate de fluticasone a pr´esent´e une interaction avec le lactose dix fois sup´erieure

`

a celle existante avec les impuret´es. Il est apparu tr`es sensible `a la pr´esence des impuret´es. Il

n´ecessite l’utilisation de lactose ayant le meilleur degr´e de purification.

Dans le cas du sulfate de salbutamol, les interactions ´etaient plus importantes avec le

lactose que dans le cas du propionate de fluticasone. Les interactions avec les impuret´es ´etaient

4.2. Discussion sur les techniques avanc´ees

variables. La pr´esence de glucose diminuait l’interaction d’un facteur 2 alors que la pr´esence de

riboflavine diminuait l’interaction d’un facteur 6. Il apparait primordial pour les industriels de

maitriser l’´elimination de la riboflavine.

Les interactions entre le xinafoate de salm´et´erol et le lactose se sont pr´esent´ees comme

les plus faibles. La pr´esence de glucose n’impactait pas l’adh´erence du xinafoate de salm´et´erol.

La pr´esence de galactose de lactulose et de riboflavine diminuait seulement l’interaction par un

facteur 2.

En conclusion, il est imp´eratif pour les industriels de maˆıtriser la surface des particules de

lactose. L’´elimination de la riboflavine doit ˆetre am´elior´ee. Le travail de contrˆole de la pr´esence

de glucose, de galactose et de lactulose est difficile car il est compliqu´e de les d´etecter et de les

quantifier.

Une ´etude compl´ementaire a ´et´e r´ealis´ee sur l’effet de la granulation. Nous avons pu observ´e

`

a l’aide de la microscopie ´electronique que les particules broy´ees ou tamis´ees avaient une forme

l´eg`erement sph´erique qui n’est pas la forme naturelle d’un cristal de lactose. La granulation

provoque l’´erosion des particules en faisant disparaitre les faces cristallographiques naturelles de

la particule. Nous avons suppos´e que les nouvelles faces ne pr´esentait pas la mˆeme ´energie et par

cons´equent, n’interagiront pas de la mˆeme mani`ere avec les principes actifs. Cette ´etude a ´et´e

men´ee avec le propionate de fluticasone sur des particules de lactose pur fractur´ees `a l’aide de

scalpel. L’analyse de l’adh´erence par spectroscopie de force SFS a montr´e que les faces ´erod´ees

induisait une diminution de la force d’adh´erence avec le propionate de fluticasone, d’un facteur

2 `a 6. La granulation apparait nuire aussi `a l’interaction du m´elange final.

Scanning Microwave Microscopy SMM

D’autres techniques associ´ees `a la microscopie `a force atomique ont ´et´e test´ees. Tout d’abord,

la microscopie micro-onde SMM Scanning Microwave Microscopy (SMM 9600, Keysight Co.,

CA). Ce mod`ele en cours de d´eveloppement au sein du laboratoire a pour principe de coupler

la microscopie `a force atomique `a l’analyse micro-onde. La sonde AFM sert alors d’´emetteur

et de r´ecepteur des micro-ondes. Des mod`eles math´ematiques complexes ont ´et´e mis en place.

Des optimisations sont encore n´ecessaires dans le cas des poudres. La figure 4.1 pr´esente

les informations caract´eristiques obtenues `a l’aide du microscope micro-onde. A l’inverse du

microscope UA-AFM, plus la fr´equence est importante et moins la profondeur d’investigation est

importante. Des variations de contraste apparaissent sur l’image de phase. L’image d’amplitude

apparait homog`ene mais avec des traitements math´ematiques appropri´es, il est possible d’en

d´eduire des valeurs comme la permittivit´e di´electrique, la r´esistivit´e et la conductance.

FIGURE 4.1 : Images du lactose P1 obtenue par microscopie micro-onde

Microscopie AFM-IR

Des analyses ont ´et´e r´ealis´ees sur une plateforme AFM-IR 1 (NanoIR-1, Anasys Co., Santa

Barbara, CA) `a l’universit´e de Paris-Saclay (Pr. A. Dazzi, LCP, Orsay). Le principe consiste `a

coupler la microscopie AFM `a la spectroscopie infrarouge. La figure 4.2 pr´esente les spectres

infra-rouge caract´eristiques du glucose, galactose et riboflavine compar´es au lactose pur. Des

longueurs sp´ecifiques `a chaque constituant de la surface de nos particules apparaissent. Cette

technique semble donc int´eressante. La limite de cette technologie est l’illumination laser par

le dessous de l’´echantillon. L’´epaisseur du lactose a n´ecessit´e d’augmenter la puissance de la

4.2. Discussion sur les techniques avanc´ees

source laser ce qui a provoqu´e la fusion des ´echantillons. Une version coupl´ee `a la microscopie

UA-AFM avec des sources laser QCL moins ´energ´etiques a ´et´e mise en place. Elle aurait pu

nous aider dans les conclusions sur le potentiel de cette technique. Cette version est en cours de

d´eveloppement au sein du laboratoire.

Dans le document Identification des contaminants présents à la surface de lactose à usage pharmaceutique et analyse de l’impact de leur présence sur les interactions avec différents principes actifs (Page 174-178)