Elaboration de polymères naturels à base de Polysaccherides pour application à la libération controlée

par Hafida Sehil

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Zohra Bengharez et de Elie About-Jaudet.

Soutenue le 28-11-2017

à Normandie en cotutelle avec l'Université Djillali Liabès (Sidi Bel-Abbès, Algérie) , dans le cadre de École doctorale normande de chimie (Caen) , en partenariat avec Université Djillali Liabès (Sidi Bel-Abbès, Algérie) (Etablissement d'accueil) , Université de Rouen Normandie (Etablissement de préparation de la thèse) et de Polymères Biopolymères Surfaces (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime) (laboratoire) .

Le jury était composé de Zohra Bengharez, Elie About-Jaudet, Didier Le Cerf, Emmanuel Petit, Kaddour Guemra, Smain Bousalem.

mots clés

• Pullulane
• Alginate
• Réticulation
• Hydrogel
• Rhéologie
• Principe actif
• Libération contrôlée
• Adsorption
• Modélisation
• Polysaccharides
• Biopolymères
• Effet retard
• Hydrocolloïdes
• Pullulane
• Alginates
• Réticulation (polymérisation)
• Adsorption

Résumé

Ce travail a eu pour objectif la conception de nouveau matériaux à base de polysaccharide pour la libération contrôlée de principes actifs et pour d'éventuelles applications environnementales. Pour cela, des gels ont été préparés par réticulation du carboxymethylepullulane CMP et du pullulane interpénétré par l’alginate avec le sodium trimétaphosphate STMP. Les hydrogels obtenus ont été caractérisés et leurs propriétés physico-chimiques et rhéologiques ont été investiguées. La séquestration de principes actifs modèles dans les hydrogels a été réalisée par regonflement des gels dans une solution de bleu de méthylène BM ou par dispersion de la 3- aminopyridine 3AP à l’intérieur des gels. L'’influence des différents paramètres comme la nature du gel, le taux d’agent réticulant et le pH sur la libération des principes actifs a permis de conclure sur la performance des gels comme matrice à libération contrôlée. D'autre part, ces hydrogels de morphologies différentes se sont révélés être des adsorbants prometteurs, les tests sur le BM servant dans ce cas comme polluant modèle ont montré des capacités d'adsorption plus de 1000 mg/g pour les gels à base de CMP et de 500 mg/g pour les gels Pullulane/alginate. Les capacités d'adsorption étaient sensibles à la quantité du STMP, au degré de substitution du CMP et aux variations du pH. Les résultats expérimentaux étaient bien modélisés par une équation cinétique de pseudo-second ordre et l'isotherme de Freundlich décrivait d'une manière satisfaisante le phénomène.

mots clés

• Pullulan
• Alginate
• Crosslinking
• Hydrogel
• Rheology
• Active ingredient
• Controlled release
• Adsorption
• Modeling

Titre traduit

Design of of polysaccharide-based biopolymers for the controlled release of their active principle

Résumé

This work has aimed at the design of new polysaccharide-based materials for the controlled release of active ingredients and for possible environmental applications. For this, gels were prepared by crosslinking the carboxymethylpullulan CMP and the pullulan interpenetrated by the alginate with the sodium trimetaphosphate STMP. The hydrogels obtained were characterized and their physicochemical and rheological properties were investigated. The sequestration of model active ingredient in the hydrogels was carried out by re-inflation gels in a solution of BM or dispersion of 3AP within the gels. The influence of the various parameters such as the nature of the gel, the level of crosslinking agent and the pH on the release of the active ingredients made it possible to conclude on the performance of the gels as a controlled-release matrix. On the other hand, these hydrogels of different morphologies have proved to be promising adsorbents, the tests on the BM used in this case as a model pollutant showed an adsorption capacity of more than 1000 mg / g for CMP-based gels and 500 mg / g for Pullulane / alginate gels. Absorption capacities were sensitive to the amount of SMTP, the degree of CMP substitution, and pH changes. The experimental results were well modeled by a pseudo-second order kinetic equation and the Freundlich isotherm satisfactorily described the phenomenon.