Etude des interactions Ibuprofène – MSN

La présence d’ibuprofène dans les pores des MSN ayant été prouvée, nous allons maintenant nous intéresser aux interactions des molécules d’ibuprofène entre elles, ou avec la surface des nanoparticules. Pour cela, nous avons exploité les résultats des analyses obtenues par RMN avec plusieurs types d’atomes.

Le spectre RMN 13_{C du solide des MSN chargées en ibuprofène (notée « Référence » sur tous} les spectres par la suite) est similaire à celui qui est obtenu avec l’ibuprofène dissout en solution éthanolique (c’est-à-dire en phase liquide, voir Figure III.35). En effet, on peut voir que les deux spectres possèdent des pics caractéristiques aux différents carbones de l’ibuprofène. Ce type de résultat, déjà obtenu dans la littérature, a été décrit comme étant caractéristique d’un comportement de l’ibuprofène qualifié de pseudo-liquide ou « liquid-like » au sein des mésopores (Azaïs et al. 2006). Si l’on compare les pics caractéristiques entre la poudre atomisée et l’ibuprofène dissout dans l’éthanol en RMN 13_{C, on peut observer un décalage du pic caractéristique du carbone de la fonction carbonyle} de la molécule d’ibuprofène. Ce pic passe d’un déplacement chimique de 177,4 ppm pour l’ibuprofène dans l’éthanol à 179,4 ppm pour les MSN chargées en ibuprofène dans les conditions de référence. Ce décalage de déplacement chimique est lié à l’environnement différent dans lequel se trouve ce carbone lié à la fonction carbonyle. On peut évoquer différents types de liaisons hydrogène qui peuvent se créer avec ce groupe, comme la formation éventuelle de dimères d’ibuprofène ou l’interaction avec les groupements OH de l’éthanol et/ou de la silice. La première hypothèse peut néanmoins être écartée par l’impossibilité pour l’ibuprofène d’interagir avec lui-même de cette manière dans les pores des MSN.

Figure III.35 : Spectres RMN 13_{C du solide d’ibuprofène solide et dissout dans l’éthanol, et de MSN (Lot01) chargées dans}

107 Un zoom effectué sur la zone où le déplacement chimique est entre 13 et 19 ppm est présenté en Figure III.36. Il permet de confirmer la similarité des signaux obtenus entre l’ibuprofène à l’état pseudo- liquide, et l’ibuprofène présent dans les MSN chargées dans les conditions de référence. En effet, le déplacement chimique pour la phase solide est de 14,7 ppm tandis qu’il est autour de 18 ppm pour la phase liquid-like et pour la poudre atomsée.

Figure III.36 : Spectres RMN 13_{C du solide d’ibuprofène solide et dissout dans l’éthanol, et de MSN (Lot01) chargées dans}

les conditions de référence (* : Ethanol) ; zoom sur la zone correspondant au signal du Carbone Méthyle n°3

Cependant, on observe quelques différences en RMN 13_{C CP du solide entre l’ibuprofène en} solution éthanolique et la poudre atomisée (voir Figure III.37). En effet, quelques pics faiblement intenses sont détectables pour l’échantillon atomisé de référence. Comme cette analyse est liée aux molécules rigides, la présence de ces pics indique une certaine rigidité des fonctions chimiques associées. Ceci induit donc une restriction de la mobilité des molécules d’ibuprofène (par rapport à l’ibuprofène en solution). Les autres techniques de caractérisation ayant permis de conclure que l’ibuprofène se trouve dans les pores des MSN atomisées, on peut en déduire que la mobilité limitée de l’ibuprofène est liée à son environnement. Cette hypothèse paraît cohérente par rapport aux dimensions mises en jeu : la molécule d’ibuprofène possédant une longueur de 11,5 Å et le diamètre des pores étant inférieur à 3 nm, la mobilité réduite de la molécule peut être due à l’espace confiné au sein du réseau.

Figure III.37 : Spectres RMN 13_{C CP du solide d'ibuprofène solide et dissout dans l'éthanol, et de MSN chargées (Lot01)}

dans les conditions de référence

Enfin, la RMN 1_{H du solide apporte des informations complémentaires sur le système MSN /} Ibuprofène (voir Figure III.38). Comme pour les résultats discutés précédemment en 13_{C, la RMN du} proton pour les MSN atomisées avec l’ibuprofène a un spectre similaire à l’ibuprofène en solution. Cependant, le signal des hydrogènes des groupes silanols Si-OH présents en surface des MSN a un déplacement chimique qui varie de manière importante, allant de 4,8 ppm quand les MSN sont atomisées seules, à plus de 6,0 ppm quand les MSN sont atomisées avec de l’ibuprofène. La largeur du

108 pic et une telle variation de déplacement chimique impliquent que ce signal englobe probablement plusieurs protons OH, notés protons labiles. Ce décalage peut être dû à plusieurs contributions :

- La présence éventuelle d’éthanol, avec les protons de la fonction alcool qui sont détectés à 6,2 ppm (dans le cas où l’ibuprofène est dissout dans l’alcool). Cette hypothèse est cependant en contradiction avec la disparition d’eau et/ou d’éthanol physisorbé, qui a pu être mise en évidence avec l’absence de pics liés à l’éthanol sur les différents spectres.

- La formation possible de liaisons hydrogène entre le silanol Si-OH et le groupe carboxylique de l’ibuprofène (COOH).

- L’effet du cycle aromatique de l’ibuprofène. En effet, les électrons du cycle aromatique circulent autour d’un cycle ce qui génère un champ magnétique via un cône de blindage. Le signal correspondant à la fonction Si-OH peut être affecté par ce cône, ce qui peut modifier son environnement et donc son déplacement chimique.

Dans tous les cas, l’augmentation du δ du signal de protons OH labiles confirme une nouvelle fois la présence d’ibuprofène dans les mésopores.

Figure III.38 : Spectres RMN 1_{H du solide d'ibuprofène solide, atomisé, et dissout dans l'éthanol, de MSN atomisées}

(Lot01), et de poudre atomisée dans les conditions de référence (▼ : Signal OH labile, * : Ethanol)

La dernière RMN du solide étudiée ici est une RMN bidimensionnelle, à savoir l’analyse 1_H NOESY. Des interactions sont visibles entre les pics liés aux protons OH labiles, et différents protons de la molécule d’ibuprofène (voir Figure III.39). Ces « cross-peaks », d’intensité relativement similaires, sont observés avec tous les groupes méthyles de l’ibuprofène (notés 3, 12 et 13), mais également avec les protons aromatiques (de 5 à 8). En fait, seuls les protons les moins accessibles de la molécule (ceux des fonctions alcanes notés 10 et 11) ne montrent pas de « cross-peaks » NOE avec les hydrogènes labiles (OH). Le fait que l’on voit plusieurs interactions entre les silanols SiOH et l’ibuprofène prouve qu’il n’y a probablement pas d’orientation préférentielle de la molécule d’ibuprofène dans les pores. Finalement, c’est en cohérence avec les autres analyses RMN, qui ont montré l’importante mobilité de la molécule dans le réseau des MSN. En effet, si des interactions fortes et spécifiques entre la silice et l’ibuprofène avaient été présentes (via des liaisons hydrogène par exemple), la mobilité de l’ibuprofène aurait été restreinte, et on aurait observé des corrélations NOE plus spécifiques. Dans notre cas, on ne voit pas d’interaction préférentielle, ce qui veut dire que l’ibuprofène n’interagit pas avec la silice selon une orientation définie.

109 Figure III.39 : Expérience NOESY 1_H-1_{H 2D pour l’atomisation de référence (avec le Lot01). Dans le rectangle : cross-peaks}

NOE entre les groupements OH et les méthyles 3, 12 et 13 de l'ibuprofène. Flèche : cross-peaks NOE entre les groupements OH et les hydrogènes aromatiques de l’ibuprofène

III.3.4 Description des étapes de la charge de MSN en ibuprofène