PEO hot melt extrudates for controlled drug delivery

par Oriane Cantin

Thèse de doctorat en Sciences pharmaceutiques

Sous la direction de Youness Karrout.

Soutenue le 16-12-2016

à Lille 2 , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) , en partenariat avec Médicaments et Biomatériaux à Libération Contrôlée (laboratoire) et de Médicaments et biomatériaux à libération contrôlée: mécanismes et optimisation (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Extrudats à base d'oxyde de poly éthylène pour la libération contrôlée


  • Résumé

    Parmi les procédés de fabrication continue, l’extrusion par fusion à chaud est une technique dont l’intérêt dans le domaine pharmaceutique est grandissant. Ce procédé permet la formation des dispersions solides des substances actives au sein des matrices polymériques ou lipidiques. En fonction de l’excipient et de la substance active, cela peut être largement utilisé pour la conception des systèmes: (i) pour une libération immédiate, (ii) pour une libération modifiée et (iii) pour le masquage de goût. Les systèmes à libération modifiée sont des dispositifs intéressants qui permettent d’améliorer la biodisponibilité de la substance active, son efficacité ainsi que l’observance des patients. En fonction de la nature de l’excipient, différents systèmes avec des mécanismes de libération variés peuvent être produit, notamment des matrices inerte, érodable ou gonflante. Le poly éthylène oxide est un polymère semi- cristallin et hydrophile qui peut être utilisé pour la libération contrôlée. Son point de fusion compris entre 63 et 67 °C le rend adapté pour l’extrusion. Surtout, ses capacités de gonflement permettent d’administrer la substance active de façon contrôlée en fonction du poids moléculaire du poly éthylène oxide. Les objectifs de ce travail sont (i) d’étudier l’impact des paramètres critiques du procédé (température d’extrusion et vitesse des vis d’extrudeuse) sur le profil de libération de la substance active, (ii) de déterminer l’impact des paramètres de formulations (poids moléculaire du poly éthylène oxide, charge et type de la substance active) sur le profil de libération de la substance active et (iii) d’évaluer des formes galéniques solides conçues par le procédé d’extrusion à celui de la compression directe. Il a été montré que la variation de la température d’extrusion et de la vitesse des vis altérait l’apparence de l’extrudat et ainsi la distribution de la substance active au sein de l’extrudat. Il s’est avéré dans notre étude que la libération de la substance active n’était pas particulièrement affectée par ces changements de température et vitesse de vis de l’extrudeuse. De plus, cette étude a permis de fixer les paramètres pour les projets suivants: température 100 °C ; vitesse des vis 30 rpm ; longueur de la forme galénique 1 cm. Des extrudats de poly ethylène oxide contenant 10 % de théophylline et du poly éthylène oxide de 100 à 7000 kDa ont été utilisés dans ce travail. Il a été observé que lorsque le poids moléculaire du poly ethylène oxide augmente de 100 à 600 kDa, la libération en substance active diminue de façon importante alors qu’une augmentation jusqu’à 7000 kDa ne diminue que légèrement la libération. Des études du gonflement ont montré que ce phénomène corrélait aux variations de volume de la partie opaque de l’extrudat (gel non transparent et cœur solide).


  • Résumé

    Among continuous manufacturing processes, hot melt extrusion is a technique with growing interest in the pharmaceutical field. This process enables the formation of solid dispersions of many drugs within a polymeric or lipidic carrier. Hot melt extrusion can be widely used for different issues using the appropriate carrier and drug. Here are the mostly used concepts in pharmaceutical solid dosage forms: (i) immediate release, (ii) modified release and (iii) taste masking. Modified release systems have been taken into account to be very interesting devices for the improvement of drug- bioavailability, drug- efficacy as well as the patient compliance. Various systems with different release mechanisms can be manufactured, depending on the nature of the carrier (inert, erodible, and swelling matrices). Poly ethylene oxide is a semi crystalline and hydrophilic polymer which can be used to control drug delivery. The poly ethylene oxide melting point ranging from 63 to 67 °C makes it suitable for hot melt extrusion. Importantly, the swelling capacities of the hydrophilic poly ethylene oxide matrices are able to deliver drug in a time controlled manner, in respect of the poly ethylene oxide molecular weights. The purposes of this work were (i) to study the impact of critical process parameters (extrusion temperature and screw speed) on the drug release behavior, (ii) to determine the impact of formulation parameters (poly ethylene oxide molecular weight, nature of drug and drug loading) on drug release kinetics, and (iii) to evaluate solid dosage forms prepared by hot melt extrusion versus direct compression. Interestingly, the variation of the extrusion temperature and the screw speed leads to the altering of the extrudate appearance and thus the distribution of drug into the extrudate. However, this changing has not influenced the drug release remarkably. Thus, this study was useful to set the parameters for the following projects (temperature 100 °C; screw speed 30 rpm; dosage form size 1 cm). Poly ethylene oxide hot melt extrudates containing 10 % theophylline and based on 100 - 7,000 kDa poly ethylene oxide are used for this thesis. Importantly, the drug release decreased substantially with the increase of the poly ethylene oxide molecular weight from 100 to 600 kDa. However, further increasing of the molecular weights leads to only a slight decrease in the release rate. Swelling studies have shown that this phenomenon correlated with the change in volume of the opaque part of the extrudates (non-transparent gel and solid core).


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  • Sous le titre : PEO hot melt extrudates for controlled drug delivery
  • Détails : 1 vol. (iv-143 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 97-119
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