Recherche d’un protocole d’encapsulation par impr´egnation

Afin de trouver une m´ethode d’encapsulation plus efficace que l’adsorption, deux voies peuvent ˆetre envisag´ees : la voie s`eche ou la voie humide. Le CDDP se d´egrade `a une temp´erature de

270◦C, ce qui exclut a priori toute technique m´ecanique d’encapsulation (broyage suivi d’un

traitement thermique). L’encapsulation par voie liquide a donc ´et´e envisag´ee.

propos´ees dans la litt´erature [140, 143]. De mani`ere `a maximiser les quantit´es encapsul´ees, et

ainsi minimiser le rapport SiO₂/CDDP, la voie d’encapsulation du CDDP par impr´egnation

n´ecessite un solvant dans lequel le cisplatine est tr`es soluble. Les solubilit´es du cisplatine pour diff´erents solvants sont pr´esent´ees dans le Tableau 4.1.

TABLEAU 4.1 : Solubilit´es apparentes du cisplatine dans diff´erents solvants `a 25<sup>◦</sup>C [312], temp´e-ratures d’´ebullition `a pression normale (T◦-´ebullition) et pressions de vapeur saturante des solvants (P_sat).

Solvant Solubilit´e du CDDP T◦-´ebullition P_sat (◦C)

(mg/mL) (◦C) (Pa) DMF 20,01 153 133 (20◦C) DMAC 18,00 165 380 (20◦C) DMSO 349,84 189 59 (25◦C) H₂O (24 heures/48 heures) 2,31/2,49 100 3200 (25◦C) 0,15 M NaCl 1,50 -

-Le cisplatine n’est pas soluble dans les alcools ainsi que dans le plupart des solvants organiques `a l’exception du N,N’-dim´ethylformamide (DMF), du N,N-dim´ethylac´etamide (DMAC) et du dim´ethylsulfoxyde (DMSO) [312]. Le DMSO n’est pas inerte `a l’´egard du cisplatine. En effet, en raison du pouvoir ligand de l’atome de soufre, une solvolyse a lieu et un complexe tr`es stable qui poss`ede des propri´et´es cytotoxiques inf´erieures `a celles du cisplatine est form´e (Figure 4.9).

Pt H₃N H₃N Cl S O CH₃ CH₃ Cl Pt H₃N H₃N Cl Cl S O H₃C CH₃

FIGURE 4.9 : M´ecanisme de formation du complexe form´e entre le CDDP et le DMSO [498].

Par ailleurs, la vis´ee biom´edicale des MSNs charg´ees en CDDP proscrit toute utilisation

d’un solvant organique toxique o`u le cisplatine y est plus soluble comme le DMF et le DMAC.

De plus, au regard des temp´eratures d’´ebullition et des pressions de vapeur saturante de ces solvants (Tableau 4.1), leur ´elimination compl`ete est difficile. Les m´ethodes d’encapsulation par impr´egnation des MSNs en solution aqueuse semblent donc les plus indiqu´ees.

Plusieurs m´ethodes d’encapsulation par impr´egnation sont envisageables. La premi`ere m´e-thode est celle de l’impr´egnation `a sec. Elle consiste `a ajouter une solution satur´ee de CDDP (1 mg/mL) dont le volume est ´egal au volume poreux de la poudre `a encapsuler (1 cm3/g). Cette m´ethode est tr`es fastidieuse puisqu’elle n´ecessiterait 30 cycles d’ajout et de s´echage pour un taux d’encapsulation de seulement 3% (m/m), valeur n´ecessaire pour que la quantit´e de CDDP d´elivrable corresponde `a une dose ´equivalente `a l’IC50. De plus, r´ealis´ee pour 5 cycles d’ajout et de s´echage, nous avons observ´e que cette m´ethode ´etait tr`es peu efficace. En effet, la microscopie ´electronique en transmission a r´ev´el´e que la majorit´e du cisplatine se trouve `a l’ext´erieur des canaux des particules (r´esultats non montr´es).

4.3. Encapsulation du CDDP dans les MSNs

Une deuxi`eme m´ethode est celle de l’impr´egnation par s´echage `a l’´evaporateur rotatif d’une suspension de MSNs contenant une solution de CDDP. En choisissant une pression r´eduite, une temp´erature ad´equate et en travaillant `a l’abri de la lumi`ere (le cisplatine est sensible `a la lumi`ere), il est possible d’´evaporer lentement la suspension et de favoriser la migration du cisplatine dans les canaux des MSNs en cr´eant des sites de cristallisation pr´ef´erentielle. Plusieurs tests ont ´et´e r´ealis´es `a des temp´eratures de 40◦C et 80◦C pour diff´erentes pressions. Cependant, cette m´ethode s’av`ere tr`es peu reproductible `a cause d’un contrˆole difficile de la vitesse d’´evaporation. De plus, la majorit´e du cisplatine cristallise en dehors des MSNs.

Enfin, la derni`ere m´ethode consiste `a placer la suspension (MSNs + cisplatine) `a l’´etuve et `a l’abri de la lumi`ere dans un bˆecher ouvert. C’est l’´evaporation `a 40◦C de 20 mL de suspension de

CDDP `a 1 mg/mL en pr´esence de 100 mg de MSNs extraites (MSNsext) dans un bˆecher de 100 mL

qui a donn´e les r´esultats les plus concluants. En effet, les images MET de la Figure 4.10 montrent que le CDDP cristallis´e apparaˆıt sous la forme de nanocristaux caract´eris´es par des taches sombres align´ees suivants les canaux. En mode balayage et annulaire champ sombre `a grand angle (STEM-HAADF) (Scanning Transmission Electron Microscopy-High Angle Annular Dark Field ), le contraste ´etant proportionnel au num´ero atomique Z, la pr´esence des nanocristaux apparaˆıt sous forme de taches blanches align´ees suivant les canaux. Des clich´es d’une mˆeme zone de l’´echantillon pris sous diff´erents angles en le faisant pivoter le long de l’axe (Y) avec des incr´ements r´eguliers de 20◦ montrent clairement que les cristaux de CDDP sont bien localis´es dans les canaux des MSNs.

0° + 20° + 40°

0°

Y

X ^{+ 20° + 40°}

FIGURE 4.10 : Micrographies MET et STEM-HAADF des MSNs extraites, non fonctionnalis´ees et encapsul´ees par impr´egnation avec le cisplatine apr`es ´evaporation du solvant `a 40◦C sous air et `a l’abri de la lumi`ere.

Le protocole d’encapsulation permettant de tels r´esultats a ´et´e adapt´e aux ´echantillons fonctionnalis´es. Les MSNs (100 mg) sont dispers´ees `a l’aide des ultrasons dans 20 mL d’une solution aqueuse de CDDP `a 1 mg/mL, pr´ealablement hydrolys´ee pendant 6 heures, ce qui

correspond `a un taux d’encapsulation de 10,8% (mPt/mtotale). Puis, cette suspension est

plac´ee sous agitation pendant 18 heures. La suspension est ensuite s´ech´ee `a l’´etude `a 40◦C `a l’abri de la lumi`ere. Cette ´etape dure environ 24 heures.

Malgr´e ces conditions exp´erimentales optimis´ees, certains cristaux de CDDP sont pr´esents en dehors des canaux des particules. Afin de les ´eliminer, les poudres s`eches sont r´ecup´er´ees, broy´ees puis redispers´ees dans 15 mL d’´ethanol `a l’aide des ultrasons. Le cisplatine n’´etant pas soluble dans l’´ethanol, les cristaux de CDDP s´edimentent tandis que les nanoparticules (contenant du CDDP) restent en suspension. Apr`es 15 minutes de s´edimentation, les suspensions sont r´ecup´er´ees puis centrifug´ees. Les culots obtenus sont s´ech´es sous vide, puis broy´es. Dans la

suite du chapitre, tous les ´echantillons encapsul´es avec du CDDP seront not´es CDDP@X o`u X

est le nom de l’´echantillon avant encapsulation.