Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La production de microcapsules capables d’encapsuler des principes actifs revêt un intérêt pour des applications en cosmétique et pharmacologie, mais également pour l’élaboration de cellules artificielles. Il existe plusieurs méthodes pour fabriquer des microcapsules, le problème majeur réside dans le fait d’encapsuler ces principes actifs au cœur de ces capsules. Dans cet article, il est question de certaines méthodes de fabrication des capsules, des problèmes liés à l’encapsulation et d’une méthode émergente pour produire des microcapsules à partir d’émulsions eau-dans-eau, capables d’encapsuler spontanément des produits.
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Synthesis of microcapsules capable of encapsulating water-soluble payloads is of interest for cosmetic and pharmacological applications, but also for the production of artificial cells. There are a lot of methods available to produce such capsules; however, the main problem is to encapsulate payloads within them. In this article, several methods for synthesizing such microcapsules and why it remains difficult to encapsulate materials within them are commented. Finally, an emerging method to fabricate microcapsules is discussed; it consists of using all-in-water emulsions that can spontaneously encapsulate payloads.
Auteur(s)
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Jean-Paul DOULIEZ : Directeur de Recherches - INRA Bordeaux-Aquitaine, UMR 1332 Biologie du Fruit et Pathologie, équipe Mollicute Villenave-d’Ornon, France
INTRODUCTION
Lans les domaines de la cosmétique et la pharmacologie, il est primordial de protéger des principes actifs hydrosolubles du milieu extérieur en les encapsulant. Les microcapsules utilisées sont généralement des objets sphériques micrométriques, composés d’un cœur aqueux contenant les principes actifs, recouvert d’une couche (ou membrane) plus ou moins solide, servant de protection. De la même façon, pour synthétiser une cellule artificielle, il convient d’encapsuler du matériel biologique (ADN, protéines...) au sein de microcapsules, le tout mimant une cellule, telle une bactérie par exemple. Cette approche représente un enjeu majeur pour la compréhension des origines de la vie et pour déterminer les conditions minimales pour que la vie existe, ou encore pour créer des bioréacteurs capables de synthétiser des molécules d’intérêt à façon.
Un exemple classique de microcapsules est celui des liposomes (ou vésicules), dont la couche protectrice est composée d’une membrane de lipides. Cependant, il existe également des microcapsules dont la membrane est faite de particules ou de polymères, formant une structure relativement solide autour du cœur aqueux. Du fait des modes de préparation de telles microcapsules qui sont décrits ci-après, il est difficile d’encapsuler en leur sein des principes actifs hydrosolubles ou du matériel biologique.
Une méthode émergente consiste à utiliser des émulsions eau-dans-eau. Elles résultent d’une séparation de phases microscopique se produisant dans des mélanges aqueux de polymères, mais également de tensioactifs ou même de polyélectrolytes. Il se forme alors des gouttes aqueuses micrométriques, enrichies en l’un ou plusieurs de ces composés, dispersées dans le milieu aqueux, d’où le terme d’émulsion eau-dans-eau, par analogie avec les émulsions huile-dans-eau dans lesquelles des gouttes d’huile sont dispersées dans le milieu aqueux.
L’intérêt majeur de ces émulsions eau-dans-eau est que ces gouttes aqueuses sont capables de séquestrer spontanément des composés hydrosolubles, tels que l’ADN ou des protéines, mais également des particules ou aussi de petites molécules. Cependant, ces gouttes aqueuses eau-dans-eau ne possèdent pas de couche protectrice à leur surface et peuvent ainsi fusionner entre elles (coalescence), ce qui conduit alors à une séparation de phases macroscopique, formant ainsi deux phases distinctes l’une au-dessus de l’autre.
Dans cet article, il est montré comment il est possible, en ajoutant différents composés, de stabiliser ces émulsions eau-dans-eau, formant ainsi une couche ou membrane à l’interface des gouttes. Il en résulte des microcapsules dans lesquelles peuvent être encapsulés des principes actifs ou du matériel biologique initialement séquestrés spontanément dans les gouttes eau-dans-eau.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.
Domaine : Microencapsulation
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Domaines d’application : Cosmétique, pharmacologie, cellules artificielles
Principaux acteurs français : Université CNRS et INRA Bordeaux
– Industriels : accord de confidentialité en cours
Autres acteurs dans le monde : S. Mann, Bristol University (Angleterre) / C. Keating, Penn state University (États-Unis)
Contact : S Mann ( [email protected]) / C. Keating ( [email protected])
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
encapsulation | all in water emulsions
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
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Contexte5. Glossaire et tableau des sigles
microcapsules
Objets sphériques micrométriques permettant d’encapsuler des principes actifs dans un cœur aqueux recouvert d’une membrane (lipidique, polymérique...).
cellule artificielle
Cellule minimale construite à partir d’éléments artificiels. Ce terme inclut les cellules synthétiques et les protocellules (premières cellules apparues sur terre à l’origine de la vie).
liposomes (ou vésicules)
Assemblage (supramoléculaire) de lipides, formant une capsule avec un cœur aqueux recouvert d’une membrane (bicouche) de phospholipides. Parallèlement, les polymersomes possèdent une membrane de polymères et les colloïdosomes, une membrane de particules colloïdales.
colloïde
Suspension d’une ou plusieurs substances dispersées de façon homogène dans une autre substance. Typiquement, les liposomes sont des colloïdes ; il en va de même pour des particules dispersées dans l’eau.
émulsions eau-dans-eau
Séparation de phases microscopiques se produisant dans des mélanges aqueux de polymères, mais également de tensioactifs ou même de poly-électrolytes. Ce terme inclut les coacervats.
principe actif
Substance possédant des propriétés particulières pour une application visée (cosmétique, thérapeutique...).
matrice ; template
Désigne un système prêt à l’emploi. En chimie, ce peut être une goutte d’huile dans l’eau (ou l’inverse) ou une particule qui sert de moule pour préparer un autre produit, telle une capsule.
réticulation ; cross-linking
Réaction chimique permettant de relier différentes molécules entres elles. Classiquement, la carbodiimide est utilisée pour relier des groupements carboxyliques et des amines, le glutaraldéhyde pour relier des amines entre elles.
émulsion de Pickering
Goutte d’une substance dans une autre (eau-huile, huile-eau ou eau-eau) stabilisée par des particules colloïdales. Ces émulsions sont utilisées pour la synthèse de colloïdosomes.
microfluidique
Technique permettant de manipuler des petits volumes de solutions au sein de microcanaux.
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Glossaire et tableau des sigles
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HUANG (J.) et al - Biologically active polymersomes from amphiphilic glycopeptides. - Journal of the American Chemical Society, 134(1), p. 119-122 (2012).
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(2) - GARENNE (D.) et al - Sequestration of proteins by fatty acid coacervates for their encapsulation within vesicles. - Angewandte Chemie International Edition, 55(43), p. 13475-13479 (2016).
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(3) - DINSMORE (A.D.) et al - Colloidosomes: selectively permeable capsules composed of colloidal particles. - Science, 298, p. 1006-1009 (2002).
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(4) - THOMPSON (K.L.), WILLIAMS (M.), ARMES (S.P.) - Colloidosomes: Synthesis, properties and applications. - Journal of Colloid and Interface Science, 447, p. 217-228 (2015).
-
(5) - CARUSO (F.) - Hollow capsule processing through colloidal templating and self-assembly. - Chemistry – A European Journal, 6(3), p. 413-419 (2000).
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