Development of nanodispersions based on polyoxylglycerides to protect unstable molecules : Application to Helicobacter pylori treatment

par Le Tuyet Chau Tran

Thèse de doctorat en Pharmacotechnie et biopharmacie

Sous la direction de Vincent Faivre.

  • Titre traduit

    Développement de nanodispersions à base de polyoxylglycerides pour la protection de molécules instables : Application au traitement d'Helicobacter pylori


  • Résumé

    L’utilisation des nanoparticules Janus pour la délivrance de médicaments suscite un grand intérêt depuis quelques années. Cependant, beaucoup d’aspects sont encore à comprendre dans la préparation de tels systèmes, notamment en présence de principes actifs.Le but de cette thèse était d’étudier des nanoparticules compartimentées Janus (JNP) constituées d’excipients lipidiques, et principalement de glycérides polyoxyéthylénés. Les objectifs étaient, d’une part, une meilleure compréhension de la structure et de la physico-chimie de ces objets puis, d’autre part, leur utilisation contre Helicobacter pylori (H. pylori).Ces JNP sont produites facilement par un procédé d’homogénéisation haute pression qui a permis de fabriquer des lots allant de 10 mL à 1 L. Elles ont été caractérisées par cryo-microscopie, calorimétrie, diffraction des rayons X, diffusion quasi-élastique de la lumière notamment et ont montrées une très grande stabilité physique sur plus d’un an. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus avec une formulation contenant 20% de phase lipidique (Labrafil® M1944CS ou Labrafil® M2125CS) et 3% d’un mélange de tensioactifs (Gelucire® 50/13 – Phospholipon® 90G 2:1 en masse). Diverses expériences autour de la formulation et du procédé ont permis d’identifier certains paramètres critiques, notamment la nature de la phase lipidique, l’ordre d’incorporation des excipients ou le taux de diesters de PEG 1500.Des essais d’encapsulation dans ces JNP et de protection d’un principe actif instable en milieu acide, l’érythromycine, ont également été menés. Les nanodispersions formées, physiquement stable pendant au moins 6 mois, avaient une taille de l’ordre de 150 nm et une distribution de taille unimodale. Des tests in vitro ont montré que l’érythromycine encapsulé gardait son efficacité anti-microbienne et était plus stable en milieu acide. Par contre, les nanoparticules ont perdu leur compartimentation en présence d’érythromycineEnfin, des études ont été menées pour comprendre l’influence de l’incorporation de principes actifs (API) sur le procédé. Ainsi, il a été montré que l’ajout de caféine, chloroxylénol, quercétine et tricloasan dans la formulation n’altérait pas la morphologie des JNP contrairement à l’érythromycine et à la dioxybenzone dans une moindre mesure.L’ensemble de ces résultats a montré que les nanoparticules compartimentées Janus sont des systèmes prometteurs de transport et de protection de principes actifs.


  • Résumé

    The use of Janus nanoparticles (JNPs) as constituent of drug delivery formulations has been a topic of considerable interest for the past several years. However, the formation of vesicles and nanoparticle-associated drug/active are still unclear.The aim of the present study was a physicochemical characterization of lipid nanodispersions based on polyoxylglycerides, especially focused on lipid-based JNPs. The experiments should lead to a better understanding of structure and behavior of the very interesting carrier system on Helicobacter pylori (the abbreviation is H. pylori).The multicompartment lipid-based JNPs were produced easily at small (10 to 50 ml/batch) and large scale (1 liter/batch) by hot high pressure homogenization method. Samples were very well long-time stable for at least over 12 months with respect to particle size, DSC, XRD, and special particle morphology characteristics. Especially for particles containing 20% of lipid phase (Labrafil® M1944CS or Labrafil® M2125CS) and surfactant mixture of Gelucire® 50/13 – Phospholipon® 90G (2:1), strong adhesion could be observed in the studies by cryo-TEM technique. By changing the formulation components and process parameters, data showed that the formation of the multicompartment lipid-based JNPs depended on the using of suitable oil phase with the surfactant mixture and the method to produce the vesicles under the identified conditions.We also successfully prepared the stable nanodispersions to protect a labile antibiotic, erythromycin. The mean diameter of the ERY-loaded nanodispersions was found approximately 150 nm, and the size distribution was unimodal. The system was physically stable at room temperature for over six months. The test of antimicrobial activity in vitro on H. pylori showed that not only the preparation process did not reduce the antimicrobial activity of erythromycin, but also the stability of erythromycin was also improved in acidic environment.Furthermore, the properties of APIs loaded into the blank vesicles also affected their particle morphologies. We achieved the nanoparticles like JNPs when loading caffeine, chloroxylenol, quercetin, and triclosan into the vesicles. These results demonstrated that the multicompartment lipid-based JNPs are a promising carrier to protect unstable APIs and enhance their stability and solubility, despite the changes in the structure of the JNPs when incorporating with erythromycin or dioxybenzone.


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