Applications pharmaceutiques du dioxyde de carbone supercritique

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© 2007. Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés Ann Pharm Fr 2007, 65 : 58-67

LectureApplications pharmaceutiques du dioxyde de carbone supercritique

L. Delattre

Résumé.

L’état supercritique d’un fluide se caractérise par unétat intermédiaire entre le liquide et le gaz. Les fluides super-critiques possèdent un certain pouvoir solvant, ajustable enfonction de la pression et de la température. Dans le domainepharmaceutique, le dioxyde de carbone supercritique est deloin le plus utilisé ; les premières applications des fluidessupercritiques concernaient tout naturellement le remplace-ment des solvants organiques dans les procédés d’extrac-tion ; d’autres applications ont vu le jour depuis une vingtained’années : les fluides supercritiques sont également utiliséscomme éluants en chromatographie, comme solvants en syn-thèse organique ou dans des procédés de fabrication de for-mes solides tels que la micronisation, la fabrication denanosphères, de dispersions solides, de structures polyméri-ques poreuses renfermant diverses substances actives. Ledioxyde de carbone supercritique a été proposé pour l’encap-sulation de substances actives hydrophiles et hydrophobesdans des liposomes ainsi que pour l’inclusion de substancesactives diverses dans des cyclodextrines. Des perspectivesd’avenir existent également dans le domaine de la stérilisationpar le dioxyde de carbone pressurisé.

Mots-clés :

Fluides supercritiques, Extraction, Production departicules

,

Encapsulation

.

Summary.

The supercritical state of a fluid is intermediatebetween that of gases and liquids. Supercritical fluids exhibitsome solvent power which is tunable in function of pressureand temperature. In the pharmaceutical field, supercriticalcarbon dioxide is by far the most commonly used fluid; ofcourse, the first applications of supercritical fluids were thereplacement of organic solvents in extraction processes;other applications appeared during the last twenty years:supercritical fluids are also used as eluents in chromatogra-phy, as solvents in organic synthesis or for the processing ofsolid dosage forms by drug micronization, by the productionof nanospheres, of solid dispersions, of porous polymericmatrices containing different active substances. Supercriticalcarbon dioxide has been proposed for encapsulating bothhydrophilic and hydrophobic drug substances into liposomesas well as for including different active substances intocyclodextrins. There are also future prospects for the use ofpressurized carbon dioxide as a sterilizing agent.

Key-words: Supercritical fluids

,

Extraction

,

Particle pro-duction

,

Encapsulation

.

Pharmaceutical applications of supercritical carbon dioxide.

L.

Delattre

.

Ann Pharm Fr

2007,

65

: 58-67.

Introduction

C’est en 1822 que fut caractérisé pour la premièrefois l’état supercritique suite aux travaux menés

par le physicien Cagniard de la Tour [1]. Ce der-nier observa que la séparation entre les phasesliquide et gazeuse disparaissait au-delà d’une cer-taine température dans un espace clos. Il définitalors le point critique qui marque l’apparitiond’un état intermédiaire entre le liquide et le gaz,appelé état supercritique.

Contrairement aux autres transitions de phases,le passage à l’état supercritique ne s’accompagnepas d’une discontinuité des propriétés physico-chi-miques du fluide ; c’est pour cette raison que cettezone est délimitée par des lignes pointillées

(fig. 1)

.

Université de Liège. Faculté de médecine. Département de pharmacie.

Laboratoire de technologie pharmaceutique — Chu — Tour 4 —

Bâtiment B36 — avenue de l’Hôpital, 1 — B 4000 Liège 1, Belgique.

Présentation devant l’Académie nationale de pharmacie, séance du

1

er

mars 2006.

Correspondance :

Pr. L. Delattre, à l’adresse ci-dessus.

E-mail : [email protected]

Applications pharmaceutiques du dioxyde de carbone supercritique

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Les fluides supercritiques (FSCs) possèdent unefaible viscosité et une diffusivité élevée commeles gaz, mais leur masse volumique élevée lesrapproche des liquides (

tableau I

, [2]). Ils présen-tent un certain pouvoir solvant, généralementinférieur à celui d’un solvant liquide, mais quioffre la particularité d’être ajustable non seule-ment par la température, mais aussi par la pres-sion qui est un degré de liberté absent pour lesliquides. Ceci a valu aux fluides supercritiquesd’être qualifiés de solvants à géométrie variable.

La solubilité d’une substance dans un FSC estinfluencée par deux facteurs : la volatilité de cettesubstance et le pouvoir solvant du fluide super-

critique. À température constante, une augmen-tation de la pression entraîne une augmentationde la masse volumique et donc une augmenta-tion de son pouvoir solvant. L’influence de latempérature sur la solubilité est plus complexeque celle de la pression. Aux pressions élevées,quand le fluide est relativement incompressible,la solubilité augmente avec la température sui-vant ainsi l’augmentation de tension de vapeurdu soluté. Par contre, à des pressions intermédi-aires proches de la pression critique, le fluide esthautement compressible et une faible augmenta-tion de la température provoque une forte dimi-nution de la masse volumique et donc unediminution de la solubilité du composé

(fig. 2)

.Le dioxyde de carbone supercritique (CO

2

SC)est le FSC de loin le plus utilisé ; son faible coût,son absence de toxicité, son inertie chimique,sauf vis-à-vis des amines aliphatiques avec les-quelles il donne des carbamates, et ses paramètrescritiques facilement accessibles le placent en pre-mière position. Contrairement à la plupart desautres fluides, sa température critique est faible(31,1

°

C), sa pression critique est assez élevée(73,8 bar) mais permet des applications à grandeéchelle (

tableau II

, [2]). La polarité du CO

2

SC est

Figure 1. Diagramme de phases pression-température dudioxyde de carbone.Pressure-temperature phase diagram for carbon dioxide.

Tableau I. — Comparaison des propriétés des liquides, gaz et fluides supercritiques.Comparison of properties of liquids, gases and supercritical fluids.

Liquide (à 30 °C,

1 bar)

Fluide supercritique

(à Tc, Pc)

Gaz (à 30 °C,

1 bar)

Masse volumique (kg/m3)

env. 1 000 100-800 env. 1

Viscosité (Pa.s) env. ≈ 10–3 10–5-10–4 env. 10–5

Diffusivité massique (m2/s)

env. ≈ 10–9 env. 10–8 env. 10–5 Figure 2. Variation de la masse volumique du CO2 en fonc-tion de la pression et de la température.Variation of CO2 density as a function of pressure and temperature.

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faible et varie entre celle d’un alcane et de la pyri-dine [3], il dissout plutôt les composés apolaireset se comporte comme un piètre solvant desmolécules polaires. La polarité du CO

2

SC peut êtremodifiée en utilisant des co-solvants miscibles auFSC et ajoutés en faibles quantités.

La première grande application industrielle duCO

2

SC qui date de 1964 fut la décaféination desgrains de café [4].

Les normes de plus en plus strictes en matièrede résidus de solvants autorisés dans les médica-ments et le coût croissant associé au recyclage dessolvants organiques ont poussé la recherchepharmaceutique à développer des procédés alter-natifs utilisant les FSCs dans toutes les applica-tions recourant aux solvants traditionnels.

Les premières applications des FSCs dans ledomaine pharmaceutique concernaient donc toutnaturellement le remplacement des solvants orga-niques dans les procédés d’extraction ; d’autresapplications ont vu le jour depuis une vingtained’années : les FSCs sont également utilisés commeéluants en chromatographie, comme solvants ensynthèse organique ou pour la formation de soli-des divisés.

Extraction

Les techniques d’extraction par le CO

2

SC qui ontété intensément appliquées aux substances d’ori-gine naturelle peuvent être divisées en deuxgroupes : le premier groupe, le plus important,dans lequel la structure de la matrice est conser-

vée et les substances non désirées sont extraites.C’est dans ce groupe qu’on trouve la décaféina-tion des grains de café, du thé, la réduction de lateneur en alcool de certaines boissons, l’extrac-tion de pesticides des céréales, des algues.

Dans le second groupe, ce sont les substancesextraites qui représentent le produit à valeurajoutée et on peut citer l’extraction de principesactifs tels que la boldine, le taxol, l’artémisinine,la tagitinine C de matrices végétales.

Les FSCs permettent également de procéder àl’extraction analytique de diverses substances à par-tir de matrices aussi diverses que des formes phar-maceutiques ou encore des milieux biologiques.

Chromatographie en phase

supercritique

La chromatographie avec éluant supercritique estcomplémentaire des chromatographies en phasegazeuse et en phase liquide à haute performance.

La viscosité intermédiaire des FSCs, situéeentre celle des liquides et des gaz, permet d’utili-ser des colonnes relativement longues à un débitrelativement élevé. La polarité du CO

2

SC peutêtre ajustée en modifiant les conditions de tem-pérature et de pression mais également par ajoutd’un modificateur organique.

La chromatographie en phase supercritique estégalement utilisée pour la séparation chirale denombreux composés.

Réactions chimiques et

enzymatiques en phase supercritique

Le remplacement des solvants organiques par duCO

2

SC procède de l’effort de la chimie modernequi recherche des procédés de plus en plus propreset respectueux de l’environnement.

De nombreuses études décrivent des réactionsd’hydrogénation, d’oxydation, de polymérisationen milieu supercritique.

L’utilisation du CO

2

SC comme milieu nonaqueux pour des réactions enzymatiques permetd’améliorer les vitesses de réaction grâce à nou-veau à sa grande diffusivité, sa faible viscosité etsa faible valeur de tension superficielle.

Tableau II. — Paramètres critiques de quelques fluides su-percritiques.Critical conditions of some supercritical fluids.

Fluide Tc (K) Pc (bar)

Dioxyde de carbone 304 74

Éthane 305 49

Éthène 282 50

Propane 370 43

Eau 647 221

Ammoniac 406 114

Xénon 290 58


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Production de solides divisés

Elle concerne des domaines aussi variés que lacristallisation, la micronisation, la microencapsu-lation, les dispersions solides [5].

Les procédés qui vont être décrits sont classésen fonction du rôle joué par le CO

2

SC : solvant,anti-solvant, plastifiant.

Le procédé RESS

(Rapid Expansion of Supercritical Solution)

Le principe du procédé RESS (

fig. 3

, [6]) consisteà dissoudre une ou plusieurs substance(s) dans lefluide supercritique, puis à dépressuriser brusque-ment le fluide à travers une buse dans uneenceinte d’expansion maintenue à basse pression.Cette brusque détente provoque une diminutionextrêmement rapide de la densité du CO

2

SC quidevient celle d’un gaz et finalement une recristal-lisation de la substance dissoute. Dans ce procédéle CO

2

SC joue le rôle de solvant pour le soluté.L’expansion du gaz étant quasi instantanée, le

degré de supersaturation est beaucoup plus élevéque celui obtenu par des perturbations thermiques(cryodessiccation ou séchage par nébulisation), cequi permet de récolter des particules extrêmementfines avec une distribution granulométrique trèsétroite.

Les paramètres influençant les caractéristiquesdes particules formées sont la pression et la tem-pérature de pré-expansion, la température, la

pression de post-expansion et la géométrie de labuse de pulvérisation.

Les conditions opératoires peuvent influencernon seulement la distribution de la taille des par-ticules mais aussi leur forme cristalline ; avec lacarbamazépine, le procédé RESS permet l’obten-tion de la forme polymorphe III requise par l’USP[7].

Malgré les avantages qu’offre une telle technique

,celle-ci est limitée par la faible solubilité de beau-coup de substances à usage pharmaceutique —principes actifs et biopolymères — dans le CO

2

SC.Ceci limite également la quantité de principe actifou de polymère pouvant être traitée par le pro-cédé RESS et, pour les substances qui peuventêtre traitées, il faut utiliser de très hautes pres-sions. D’un point de vue pratique, si la solubilitéest de l’ordre de 0,01 %, il faudra mettre enœuvre d’énormes quantités de CO

2

SC pour obte-nir un rendement suffisant. Une solution pourrésoudre ce problème consiste évidemment àajouter de petites quantités d’un co-solvant telque le méthanol, l’acétone, l’éthanol, le dimé-thylsulfoxyde mais, dans ce cas, on diminue lesavantages en termes de respect de l’environne-ment et le procédé devient plus complexequ’avec le CO

2

SC seul ; il faut en effet tenircompte du diagramme de phase binaire CO

2

SC/co-solvant et se placer dans des conditions adé-quates qui empêchent l’apparition d’une phaseliquide susceptible de dissoudre le solide formé.

Ce problème peut être contourné par la techni-que RESS-SC (

Rapid Expansion of Supercritical Solu-tion — Solid Cosolvent

). Dans cette technique, le co-solvant est un solide qui se dissout dans le CO

2

SC etqui augmente la solubilité de la substance active.Lors de la dépressurisation, le co-solvant retourneà l’état solide et empêche l’agglutination des par-ticules de substance active. Il est ensuite éliminéde la poudre par sublimation lors d’une étape delyophilisation. Ce procédé RESS-SC a été appliquéavec succès à la micronisation de la griséofulvineet de la phénytoïne [8].

Le procédé RESS peut également être utilisépour l’encapsulation de principes actifs par copré-cipitation d’un polymère et d’un principe actif cequi permet de former en une seule étape desmicrosphères de polymère chargées en principeactif. La production de microsphères renfermantdes polymères biodégradables de L-PLA (poly-L-

Figure 3. Schéma général du procédé RESS.Schematic of the RESS technique.

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lactide), DL-PLA (poly-DL-lactide) ou de L-PGA(poly-L-glycolide) contenant de la lovastatine oudu naproxène a été décrite [9, 10].

Les procédés par anti-solvant supercritique

La principale limitation du procédé RESS est la trèsfaible solubilité dans le CO

2

SC d’un grand nombrede substances à usage pharmaceutique. Dans lesprocédés à l’aide d’un anti-solvant supercritique,le soluté est dissous dans un solvant liquide et leCO

2

SC ou un autre FSC qui présente un pouvoirsolubilisant moindre pour le soluté est ajouté pourprécipiter ce dernier. Ce FSC doit être complète-ment miscible au solvant liquide dans les condi-tions de température et de pression utilisées.

Les procédés par anti-solvant supercritique décritsci-après diffèrent entre eux par la façon avec laquellela solution et l’anti-solvant entrent en contact. Cettesolution peut être pulvérisée dans le FSC ou bien leFSC est injecté dans la solution liquide.

Le procédé GAS ou SAS (Gas ou Supercritical Anti-Solvent)

Le composé est dissous dans un solvant organiqueet la solution résultante est mise en contact avecle FSC qui va se dissoudre dans cette phase orga-nique (

fig. 4

, [6]). Il y a alors augmentation duvolume de la solution, chute de la densité, perte

du pouvoir solvant et finalement cristallisationdu soluté. Après expansion de la solution, undébit de CO

2

est maintenu dans la cellule à pres-sion constante de manière à laver les particulesformées

(fig. 4)

. Lors de cette étape de lavage, desdifficultés peuvent être rencontrées si le solvantpossède une affinité élevée pour le solide produitet/ou si ce dernier est extrait par le CO

2

.

Le procédé SAS

a été utilisé pour obtenir despoudres dont la taille particulaire est compatibleavec l’administration pulmonaire avec des subs-tances actives telles que des corticostéroïdes, desantibiotiques, des

β

2-mimétiques.À côté de la recristallisation de substances

pures, cette méthode permet également la pro-duction de dispersions solides ; après que le prin-cipe actif et le polymère aient été dissous dans unmême solvant organique, la solution est mise encontact avec le CO

2

SC qui sature le solvant orga-nique ce qui entraîne la coprécipitation des solu-tés sous forme de dispersion solide. Dans lalittérature, on trouve des résultats d’études surdes dispersions solides préparées par cetteméthode et renfermant l’association carbamazé-pine/macrogol 4000, hydrocortisone/polyvinyl-pyrrolidone, félodipine/hypromellose.

Le procédé GAS

a été appliqué à la recristal-lisation de protéines telles que le lysozyme,l’insuline et la myoglobine à partir d’une solutiondans le diméthylsulfoxyde.

Si on veut appliquer avec succès les procédésGAS/SAS à la production de particules de protéines,il est impératif que la substance active ne soit pasdégradée. En fait, les procédés exposent les protéi-nes à des solvants organiques, à des fluides super-critiques, à des hautes pressions, à des forces decisaillement élevées. Ceci peut conduire à deschangements de conformation de la structuresecondaire des protéines. Afin d’éviter la dénatu-ration de substances labiles, un procédé de micro-nisation utilisant des systèmes aqueux peut êtreutilisé ; dans ce cas, des particules fines de protéinesont précipitées à partir de solutions aqueuses et unmodificateur tel que l’éthanol est utilisé pour aug-menter la solubilité de l’eau dans le CO

2

SC.

Le procédé ASES (Aerosol Solvent Extraction System)

Dans le procédé d’aérosolisation par extraction desolvant, la solution organique est pulvérisée sous

Figure 4. Schéma général du procédé GAS/SAS.Schematic of the GAS/SAS technique.


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forme de fines gouttelettes à travers une buse dansune enceinte renfermant le CO

2

SC (

fig. 5

, [6]).

La dissolution du FSC à l’intérieur des gouttelettesde liquide provoque une augmentation du volumede celles-ci et une diminution du pouvoir solvant duliquide, causant la supersaturation rapide du solutéet sa précipitation sous forme de fines particules.

Après récolte d’une quantité suffisante de parti-cules, l’apport de solution organique dans l’enceinteest arrêté et un débit constant de CO

2

SC est main-tenu de manière à extraire les résidus de solvant.

De nombreuses applications pharmaceutiquesde ce procédé sont décrites dans la littératurenotamment pour la production de poudres micro-nisées destinées à l’administration pulmonaire.

Ce procédé peut également être appliqué à laproduction de dispersions solides : le principe actifet le polymère sont préalablement dissous dans unsolvant organique et la solution obtenue est pul-vérisée dans l’enceinte renfermant le CO

2

SC.

Le procédé SEDS (Solution Enhanced Dispersion by Supercritical fluids)

Ce procédé est une application particulière duprocédé ASES [11] : il consiste à copulvériser la

solution organique et le CO

2

SC à travers une buseà deux passages coaxiaux dans une enceinte. LeFSC est utilisé à la fois pour ses propriétés d’anti-solvant et comme gaz propulseur au niveau de labuse par effet mécanique.

Cette méthode a permis la micronisation dedifférentes substances et la production de micros-phères.

Le procédé PGSS

(Particles from Gas Saturated Solutions)

La solubilité des fluides supercritiques ou des gazcomprimés dans les liquides ou les solides estgénéralement élevée, plus élevée que la solubilitéde ces mêmes liquides ou solides dans la phasesupercritique.

Le procédé PGSS consiste à solubiliser le CO

2

SCdans un produit à l’état fondu ou en suspensiondans un liquide (

fig. 6

, [6]). La pulvérisation decette solution saturée en gaz à travers un orificedans une unité de précipitation maintenue àbasse pression provoque l’expansion du gaz et lerefroidissement rapide du produit en fusion

(fig. 6)

. Cette technique s’adapte particulièrementbien au traitement de polymères qui sont géné-ralement très peu solubles dans le CO

2

SC, maissont capables d’absorber une grande concentra-tion de CO

2

(de 10 à 40 % m/m). En outre, lapression et la solubilisation du CO

2

ont pour effetd’abaisser la température de fusion ou de transi-tion vitreuse du polymère car le CO

2

absorbéentre les chaînes polymériques diminue leur

Figure 5. Schéma général du procédé ASES.Schematic of the ASES technique.

Figure 6. Schéma général du procédé PGSS.Schematic of the PGSS technique.

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enchevêtrement et joue donc le rôle de plastifiantdu polymère.

Il est également possible de procéder à lamicroencapsulation d’un principe actif en le dis-solvant ou en le dispersant préalablement dansun polymère avant pulvérisation.

Différentes substances pures ou associées à despolymères ont été micronisées ou microencapsu-lées par cette technique qui présente l’avantagede ne pas utiliser les solvants organiques.

Une variante de ce procédé a été adaptée àl’extrusion à chaud, procédé réservé habituelle-ment à des composés thermostables. Pour denombreux principes actifs tels que les protéinesainsi que pour de nombreux excipients, l’extru-sion à chaud ne peut être utilisée sans l’ajoutd’un agent plastifiant qui permet de diminuer latempérature de travail. Généralement, les plasti-fiants conventionnels sont ajoutés à une concen-tration variant de 5 à 30 % m/m par rapport à lamasse de l’extrudat ce qui entraîne une augmen-tation de la masse du produit fini et peut doncposer problème pour des formes renfermant degrandes quantités de principe actif. Le CO

2

SC estalors utilisé comme agent plastifiant qui est éli-miné par décompression à la fin de la fabrication.Ce procédé a été utilisé avec succès pour formerdes dispersions solides renfermant l’itraconazoleet la copovidone [12].

Fabrication de liposomes

Le CO2SC a été proposé pour l’encapsulation desubstances actives hydrophiles et hydrophobesdans des liposomes. Parmi les inconvénients desméthodes traditionnelles pour la préparation deliposomes, l’utilisation de solvants organiquestoxiques tels que le chloroforme et les nombreusesétapes de mise en forme compliquent la transpo-sition à l’échelle industrielle.

La formation de liposomes à l’aide des FSCs faitappel à des opérations de contact et de dépressu-risation en profitant de deux propriétés du CO2

et/ou des systèmes aqueux — CO2 sous pression :la solubilité des phospholipides dans les mélangesCO2SC — co-solvant et le grand changement devolume atteint lors de l’expansion du CO2 [13].La substance active à incorporer est dissoute dans

la phase aqueuse ou dans la phase organiquereprésentée par le FSC.

La solubilité limitée des phospholipides et desubstances médicamenteuses lipophiles dans leCO2SC nécessite souvent l’addition d’un co-sol-vant tel que l’éthanol, toutefois peu toxique etautorisé dans les préparations injectables.

Imprégnation par les fluides

supercritiques

La préparation de matrices imprégnées par unprincipe actif consiste à solubiliser la substancemédicamenteuse à l’aide d’un FSC et ensuite demettre celui-ci au contact de la matrice à impré-gner. À côté des avantages classiques déjà évoqués(méthode sans solvant organique, compatible avecdes principes actifs thermolabiles…), ce procédéprofite de la grande diffusivité et de la faible ten-sion superficielle du CO2SC. Les opérationsd’imprégnation par les FSCs peuvent être subdi-visées en deux catégories en fonction du substratà imprégner : soit le substrat interagit lui-mêmeavec le CO2 (cas des polymères), soit le substratest inerte.

Selon le même mécanisme que celui décritdans le procédé PGSS, le CO2SC interagit avec lespolymères en diminuant leur température detransition vitreuse ainsi qu’en réduisant la visco-sité du polymère à l’état fondu. Guney et Akger-man ont imprégné de cette façon un copolymèrebiodégradable d’acide D,L-lactique et d’acide gly-colique (PLGA) avec des substances telles que leβ-estradiol et le 5-fluorouracil [14].

Dans le cas des matrices inertes, le CO2SC jouele rôle de transporteur du principe actif à impré-gner. Domingo et son équipe ont utilisé ce pro-cédé pour imprégner plusieurs matrices inertes etporeuses comme la silice colloïdale, le silicate demagnésium, le phosphate d’aluminium par del’acide salicylique [15].

Le CO2 pressurisé ou SC est utilisé pour la fabri-cation de matrices polymériques poreuses pouvantfonctionner à la fois comme supports de la crois-sance cellulaire et comme systèmes de délivrancede facteurs de croissance, molécules connues pourleur rôle important dans la régénération tissulaire.La formation de ces mousses polymériques micro-


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cellulaires se réalise en plusieurs étapes : impré-gnation du polymère par le CO2SC à la températureet à la pression de saturation avec comme résultatla plastification du polymère, la diminution de satempérature de transition vitreuse ou de son pointde fusion, élimination du CO2 par dépressurisationqui provoque une supersaturation du CO2 dissousdans la matrice polymérique, nucléation des micro-cellules et enfin croissance des microcellules jusqu’àla vitrification du polymère [16].

Les cyclodextrines et les fluides

supercritiques

Bien que les cyclodextrines (CD) et le CO2SCaient débouché séparément sur de nombreusesapplications pharmaceutiques, il est étonnant deremarquer que peu de publications associent cesdeux sujets hormis dans le domaine de la sépa-ration chirale où les cyclodextrines sont couram-ment utilisées comme phase stationnaire.

La première publication associant cyclodextrineset FSCs apparaît en 1990. Dans cette publication,les auteurs utilisent la β-CD pour piéger des com-posés volatils extraits en phase supercritique [17].

En 1996, Giordano et al. étudient les interac-tions entre le CO2 supercritique, le paracétamolet la βCD. À une pression de 300 bar et une tem-pérature de 40 °C, ils remarquent que le CO2SCmodifié par 10 % de méthanol extrait la totalitédu paracétamol de son complexe d’inclusion. Lesauteurs concluent que la formation de complexesd’inclusion dans les conditions opératoires utili-sées était impossible en raison de la trop grandeaffinité du produit pour la phase supercritique[18].

C’est vers la fin des années 1990 que les pre-mières publications concernant la formation decomplexes d’inclusion en milieu supercritiqueentre des composés pharmaceutiques et descyclodextrines sont apparues. En 1999, Van Heeset al. ont démontré la formation d’un complexed’inclusion entre le piroxicam et la βCD. En main-tenant en mode statique un mélange physiquepiroxicam/βCD en proportion 1 : 2,5 au contactdu CO2 supercritique à 450 bar et 150 °C durant180 minutes, le rendement d’inclusion obtenuest de l’ordre de 94 % [19]. L’inclusion du piroxi-

cam a été confirmée par spectrophotométrie FT-IR(infrarouge à transformée de Fourier) et par DSC(calorimétrie à balayage différentiel).

Plus récemment, le procédé « statique » a étéappliqué à plusieurs principes actifs comme lenimésulide en présence de βCD [20], le budéno-side et l’indométhacine en présence d’HPβCD[21] et l’imazalil en présence de βCD [22]. Danstoutes ces études, la présence d’un complexed’inclusion est révélée lors d’analyse DSC parl’absence de l’endotherme de fusion du principeactif dans le complexe et/ou par des modifica-tions des spectres FT-IR du principe actif dans lecomplexe. Dans le cas de l’imazil, la RMN solide(CP-MAS-NMR) a permis de prouver la présenced’un véritable complexe d’inclusion.

L’équipe de Rodier et al. a proposé une variantede ce procédé « statique ». La première étapeconsiste en la coprécipitation par procédé ASESd’une solution d’éflucimibe, substance hypolipi-démiante, et de γCD, toutes deux en solutiondans du DMSO (diméthylsulfoxyde). Ensuite,une étape statique intervient et enfin une étapede lavage de façon à extraire les résidus de sol-vant organique [23]. Ces trois étapes ont permisd’améliorer le profil de dissolution de l’éflucimibesans pour autant mettre en évidence la présenced’un complexe d’inclusion.

Enfin, très récemment, le procédé ASES a éga-lement été appliqué à la production de complexesd’inclusion par l’équipe de Foster [24]. Dans unpremier temps, par précipitation de solution deRAMEB et d’HPβCD dans un mélange DMSO/acétone (1 : 1 ; v/v), des microsphères d’un dia-mètre inférieur à 3 μm ont été produites. Ensuite,de telles microsphères ont été obtenues parcoprécipitation de ces cyclodextrines avec lenaproxène (en solution éthanolique). Les auteursobservent alors une amélioration du profil de dis-solution sans pour autant conclure à la présenced’un complexe d’inclusion.

Stérilisation par le CO2 supercritique

On assiste également à une percée de la techno-logie des FSCs dans le domaine de la stérilisation.

On a émis l’hypothèse que le CO2 pressuriséserait doué d’une activité microbicide par la rup-ture de la paroi des cellules suite à l’augmenta-

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tion de leur pression interne et par la pénétrationdans les cellules microbiennes dont il diminue lavaleur du pH jusqu’à une valeur létale [25]. Cene serait cependant pas le seul mécanisme d’inhi-bition de l’activité microbienne : l’extraction parle CO2SC de substances intracellulaires telles quedes phospholipides et la conversion du bicarbo-nate en carbonate lors de la dépressurisation dusystème avec précipitation d’ions intracellulairestels que les ions calcium et magnésium seraientégalement impliquées dans la destruction micro-bienne.

Selon une étude menée sur des microsphèresde PLGA [26], il apparaît que le CO2SC assureune destruction totale de micro-organismesGram+ et Gram– en 0,6 h à 4 h à une pressionde 205 bar et à des températures comprises entre34 et 60 °C selon les espèces microbiennes. Cetteméthode de stérilisation n’induit ni des change-ments morphologiques ni des modifications chi-miques des microsphères de PLGA.

Bien que la méthode de stérilisation par leCO2SC ait été couronnée de succès pour la des-truction de certaines espèces microbiennes, lesrésultats semblent moins probants pour la destruc-tion de spores ; certaines conditions opératoirestelles qu’une valeur seuil de température de80 °C ou l’application d’un champ électriquepulsé seraient nécessaires pour assurer la destruc-tion des spores.

Enfin, la stérilisation par CO2 supercritique aégalement été appliquée à l’inactivation de virus.L’équipe de Fages et al. a décontaminé des tissusosseux (têtes de fémur humain) en leur faisantsubir une extraction en phase supercritique [27].Avec ce procédé, la charge en virus HIV-1 et enpoliovirus a été réduite d’un facteur (log10) supé-rieur à 4 et supérieur à 6.6 respectivement. Encombinant la SFE (superfluid extraction) avec desprocédés classiques tels que l’utilisation d’eauoxygénée, d’hydroxyde de sodium et d’éthanol,la réduction de la charge virale atteint 14,2 pourle virus HIV-1 et 24,4 pour le poliovirus.

Conclusion

Depuis que l’industrie alimentaire a lancé l’exploi-tation industrielle des FSCs, des progrès significatifsont été accomplis notamment dans la conception et

la transposition à l’échelle industrielle de procédésde fabrication des « alicaments » ; ceci constitueévidemment un tremplin pour le développementde médicaments car, à l’exception de son applica-tion dans des procédés d’extraction, la technologiedes FSCs n’est pas encore très répandue dansl’industrie pharmaceutique.

Les domaines de la microencapsulation et de lagénération de solides divisés par les FSCs sontcependant en plein essor et intéressent particulière-ment l’industrie pharmaceutique. Des demandesd’AMM sont à présent introduites pour des for-mulations utilisant la technologie des FSCs etrenfermant des particules dans des préparationspour inhalation ou des microparticules composi-tes à libération modifiée.

Beaucoup de médicaments prometteurs à basede protéines et de peptides administrés par voieparentérale pourront probablement bénéficierdans un avenir très proche de la technologie desFSCs grâce à l’utilisation de conditions qui res-pectent la stabilité de ces molécules en mêmetemps qu’elles permettent une stérilisation duproduit.

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Applications pharmaceutiques du dioxyde de carbone supercritique