Développement et caractérisation d’hydrogels formés in situ de chitosane/glucose-1-phosphate pour la libération contrôlée de principes actifs

Development and characterization of parenteral in situ gelling chitosan/glucose-1-phosphate depot systems for controlled drug release

• Auteur / Autrice : Stéphanie Supper
• Direction : Thierry F. Vandamme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/12/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chémo-biologie synthétique et thérapeutique (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Alexandre Serra
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lorenz Meinel, Jean-Pierre Benoit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie pharmaceutique

Rhéologie

Chitosane

Hydrocolloïdes

Mots clés libres

Chitosane

Délivrance de principe actif

Glucose-1-phosphate

Hydrogel

Thermo-gélifiant

Chitosan

Drug delivery

Glucose-1-phosphate

Hydrogel

Thermogelling

Résumé

L’objectif principal de ce travail de thèse est de développer une nouvelle formulation formant un dépôt in situ après administration parentérale pour la libération prolongée de principes actifs. Les systèmes à base de chitosane (CS) formant des hydrogels sous l’action de la chaleur corporelle ont été choisis parmi les différentes catégories de formulations injectables se solidifiant in situ pour la biocompatibilité et la biodégradabilité reconnue de ce polymère. Après une revue des différents systèmes thermo-gélifiants à base de CS et de leurs utilisations, nous nous sommes intéressés en détail aux mécanismes sur lesquels reposaient la formation des hydrogels de CS / agent gélifiant. Une étude rhéologique approfondie combinée à de la 31P-RMN a permis de mettre en évidence le rôle clé de la partie polyol de l’agent gélifiant dans cemécanisme. La troisième partie a été consacrée au développement d’un nouveau système associant le CS au glucose-1-phosphate (G1-P). Une étude des propriétés physico-chimiques et de la stabilité de ce système a mis en évidence sa gélification dans les conditions physiologiques et l’amélioration significative de sa stabilité à long terme par rapport au système standard CS / glycérophosphate. Des essais de tolérance locale souscutanée réalisés sur un modèle murin ont montré que le système est raisonnablement bien toléré. Enfin, la dernière partie, consacrée à l’étude de la libération in vitro de différents composés modèles, a démontré l’aptitude du réseau polymère de CS / G1-P à prolonger la libération des substances incorporées.

The aim of this work was to develop a new parenteral in situ forming depot (ISFD) system for the controlled delivery of drugs. Chitosan (CS)-based systems that undergo sol / gel transition upon heating at physiological temperature were selected among the different categories of ISFDs due to their well-known biocompatibility and biodegradability. After an overall review of the recent progresses on standard CS-based ISFD systems, the synergistic mechanisms underlying the temperature-induced gelation of the CS / gelling agent systems were investigated through comprehensive rheological studies completed by 31P-NMR measurements. These investigations emphasized the key role of the polyol part of the gelling agent. The next step consisted in developing a new system combining CS and glucose-1-phosphate (G1-P). The physico-chemical characteristics and storage stability of this system were investigated. The results highlighted a sol / gel transition under physiological conditions and improved storage stability compared to the standard CS / glycerophosphate system. Local tolerability studies of the hydrogels in rats showed that the system was reasonably well tolerated. Finally, the last chapter, dedicated to the study of the in vitro release behavior of several model compounds, emphasized the ability of the polymeric CS / G1-P network to sustain the release of the incorporated substances.