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Gel
Dans la langue courante, le mot « gel » renvoie à plusieurs notions. Dans son acception physico-chimique selon Le Petit Robert, le mot « gel » caractérise à la fois un état et une substance : « état semi-liquide obtenu par chauffage, floculation, polymérisation de peptides ou glucides hydratés ; substances caractérisées par cet état ». Toujours selon Le Petit Robert, un gel est également « un produit translucide à base d’eau ou d’huile ». Nous voyons donc que ces approches ne se situent pas sur le même plan. Elles traduisent la difficulté d’établir une définition simple et unique du mot « gel », la définition des gels comprend à la fois une approche structurale, visant à décrire la structure microscopique des gels, et une approche mécanique, visant à décrire les propriétés mécaniques (essentiellement rhéologiques) des gels [25].
Un gel peut aussi être défini soit comme un solide déformable et élastique, formé par un assemblage de particules colloïdales, de gouttes ou de macromolécules reliées les unes aux autres, soit comme un liquide semi-solide. Les gels sont constitués d’au moins deux composants :
le gélifiant : c’est le composé dispersé ou solubilisé formant le réseau du gel. Il présente une mobilité réduite, tout comme un solide.
le solvant : ce composé possède un comportement de type liquide.
A l’échelle des petites molécules ou des ions diffusant librement dans un milieu aqueux de dispersion, le gel est « liquide ». Mais, à l’échelle macroscopique, le gel est « solide », car le réseau tridimensionnel de particules ou de molécules polymères est capable de conserver l’énergie mécanique lors d’une déformation. Les gels sont aussi susceptibles de voir leur structure modifiée : ils peuvent se gonfler ou se contracter pour absorber ou expulser du liquide [26 ,27].
Transition sol-gel
La transition sol-gel décrit la transformation d’un fluide visqueux (sol) en solide élastique (gel). Cette transition, ne s’apparente pas à une transition de phase thermodynamique. C’est une transition de connectivité. Le sol formé d’amas finis devient gel lorsque, ces amas s’associent pour former un amas infini. La transition sol-gel vue comme une transition de connectivité, a été très étudiée durant les vingt dernières années. La transition de l’état solution vers l’état gel est qualifiée de « transition sol-gel ». Elle requiert un processus chimique (réactions chimiques, irradiation…), physique (abaissement de la température) ou physico-chimique (par ajout d’ions, ou absorption de solvant par les microgels). Dans le cas d’une transition sol-gel d’origine chimique, celle-ci est irréversible et les caractéristiques du gel sont fixées définitivement [28].
Classification et composition des gels
Classification
Nous avons vu précédemment que les premiers gels décrits étaient surtout des suspensions colloïdales ; puis, avec l’avancée des techniques d’observation, d’autres gels ont été décrits (gélatine, agar, acide silicique, etc.).Avec l’avancée de la chimie, il est devenu possible de «façonner» des molécules. Des molécules simples ont été associées pour former des polymères. L’arrivée de la science des polymères a bouleversé la classification des milieux gélifiés, car il a été possible de comprendre les différents types d’associations moléculaires qui guidaient la transition sol-gel. C’est aujourd’hui, la nature des associations moléculaires qui détermine la classification des gels [9].
Gel physique
En référence à la théorie de la percolation, un gel physique est un amas infini dont
les liens internes sont constitués par des associations de faible énergie. En utilisant des termes plus chimiques, nous pouvons dire qu’un gel physique est un assemblage macromoléculaire. Le polymère formant cet assemblage, est constitué de monomères liés par des liaisons de faible énergie (Van Der Waals, liaisons hydrogènes, polaires etc.). La stabilité de cet édifice est avérée pour une certaine plage de conditions physico-chimiques (pH, concentration en monomères, température, qualité du solvant, force ionique, etc.).En dehors de ces conditions, le gel redevient sol. C’est pourquoi l’on dit d’un gel physique que sa transition sol-gel est réversible [9].
Gel chimique
Un gel chimique est un assemblage macromoléculaire. Le polymère formant cet assemblage, est constitué de monomères associés par des liaisons de forte énergie (covalentes). La stabilité de cet assemblage est donc très grande. Le seul moyen de fondre ce gel est de détruire les liaisons covalentes du polymère. C’est pourquoi la transition sol-gel de ce type de polymère est dite irréversible [9].
Composition
Les gels sont constitués d’au moins deux composants :
le gélifiant : c’est le composé dispersé ou solubilisé formant le réseau du gel. Il présente une mobilité réduite, tout comme un solide.
le solvant : il possède un comportement de type liquide.
Gélifiants
Les propriétés spécifiques des gels sont dues au gélifiant contenu dans le liquide.
Les gels peuvent ainsi être classés en fonction de la nature de ce gélifiant :
Polymère (d’origine synthétique ou biologique) ; la gamme de polymères susceptibles de former des gels est très étendue. On peut citer, par exemple,
les biopolymères alimentaires tels que les polysaccharides (agar, alginate, carraghénate, pectine, etc.) ou bien les protéines (gélatine, myosine, etc.).
Petites molécules auto-associatives initialement dissoutes dans le liquide ; les micelles de caséine présentes dans le fromage et le yaourt en sont un exemple.
Particules (minérales ou organiques) ou gouttes d’émulsion.
Quelques exemples de gélifiants :
Les carbomères
Ce sont des polymères synthétiques, définis par la pharmacopée européenne comme des «polymères d’acide acrylique de masse moléculaire élevée, réticulés avec les éthers polyacényliques de sucre ou de polyalcool». Parmi les carbomères rencontrés dans les gels topiques, on peut citer lescarbomères 934, 974P…Cette famille de gélifiant est commercialisée sous divers noms (carbopol, synthalen) [29].
Les dérivés de la cellulose
Ce sont des gélifiants d’hémi-synthèse, obtenus par traitement avec des acides minéraux de l’alpha-cellulose obtenue sous formes de pulpe à partir de matières végétales fibreuses (pharmacopée européenne). Les cinq dérivés de cellulose utilisés dans l’industrie pharmaceutique sont l’hypromellose ou hydroxypropylmethylcellulose, la carmellose sel de sodium ou carboxymethylcellulose sodique, l’hyprolose ou hydroxypropylcellulose et la hyétellose ou hydroxyethylcellulose [29].
Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : REVUE DE LA LITTERATURE
Chapitre I La peau : structure, fonction et application topique
I.1 Structure et fonction de la peau
I.1.1 L’épiderme
I.1.2 Le derme
I.1.3 L’hypoderme
I.1.4 Les annexes cutanées
I.2 Absorption cutanée
I.3 Application topique
I.3.1 Avantages de l’application topique
I.3.2 Formulations utilisées dans l’application topique
Chapitre II : Généralités sur les gels
II.1 Historique et définitions
II.1.1 Historique
II.1.2 Définitions
II.1.2.1 Etat colloïdal
II.1.2.2 Gel
II.1.2.3 Transition sol-gel
II.2 Classification et composition des gels
II.2.1 Classification
II.2.1.1 Gel physique
II.2.1.2 Gel chimique
II.2.2 Composition
II.2.2.1 Gélifiants
II.2.2.2 Solvants
Chapitre III : Formulation et contrôles des gels
III.1Formulation
III.1.1 Formulation par méthode physique
III.1.2 Formulation par méthode chimique
III.2 Contrôles des gels
III.2.1 Nature de l’agent gélifiant
III.2.2 Concentration en gélifiant
III.2.3 Force ionique du milieu
III.2.4 pH
III.2.5 Température
III.2.6 Thixotropie
III.3 Utilisations des gels
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXPERIMENTAL
I. Objectifs
II. Cadre d’étude
III. Matériel et Méthodes
III.1 Matériel
III.1.1 Appareillage et verrerie
III.1.2 Matières premières
III.1.2.1 Phase huileuse
III.1.2.2 Gélifiants
III.1.2.3 Principe actif
III.1.2.4 Autres composés utilisés
III.2 Méthodes
III.2.1 Formulation des gels à base d’amidon de maïs
III.2.2 Formulation des gels à base de polysorbate 80 (tween 80)
III.2.3 Caractérisation physico-chimique des gels
III.2.3.1 Examen macroscopique
III.2.3.2 Examen microscopique
III.2.3.3 Mesure de la conductivité
III.2.3.4 Mesure du pH
III.2.4 Analyse quantitative de l’acyclovir
III.2.4.1 Extraction
III.2.4.2 Dosage de l’acyclovir
IV Résultats
IV.1 Caractérisation physico-chimique
IV.1.1 Examen macroscopique
IV.1.2 Examen microscopique
IV.1.3 Valeurs de la conductivité
IV.1.4 Valeurs du pH
IV.1.4.1 Gels à base d’amidon de maïs
IV.1.4.2 Gels à base de tween 80
IV.3 Dosage de l’acyclovir
V. DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES
