Gonflement des hydrogels - PowerPoint Presentation

Slide1

Gonflement des

hydrogels

poly(acrylamide-

co-hydroxyéthyl méthacrylate)- Piégeage-relargage de l’acide salicylique

5

ème Séminaire National sur les Polymères (SNP5),Bejaïa, les 02 et 03 décembre 2015

N.

Baït, B. Grassl, C. Derail et A. Benaboura.

Système de relargage transdermique

(TDDS) à tack intrinsèque

Enveloppe imperméable

Réservoir de la formulation

Membrane régulatrice

Adhésif

Réservoir de la

formulation-PSA

Enveloppe imperméable

TDDS conventionnel

TDDS visé

Peau

Pallier aux problèmes des TDDS conventionnels

qui perdent leur adhésion en présence de la transpiration

Acide Salicylique

Principe actif

Antalgique et antifébrile

Agent

kératolytique

et

comédolytique

Superbasorbant

.

Biocompatible.

Testé in vivo.

Polyacrylamide

Hydrogels

Poly(hydroxyethyl méthacrylate)

Bicompatible

.

Perméable à l’oxygène.

Non toxique.

Largement utilisé dans les applications médicales

Adhésif Sensible à la Pression PSA + tenue mécanique

Propriétés « réservoir »

Propriétés de gonflement

Hydrogel

Propriétés mécaniques

Propriétés de surface

Diffusion et transport

Plan de l’exposé

Synthèse des hydrogels

Conclusion

Gonflement des hydrogels:

eausolution d’acide salicylique Transport à travers les matrices hydrogels

Application au piégeage-relargage de l’acide salicylique

Synthèse des hydrogels P(AM-HEMA)

%Bis =1%

%M=7%

%

Bis =5%%M=7%

P(AM-

HEMAx)B1P(AM-HEMAx

)B5

1ère formulationx= composition molaire en HEMAx= 0, 5, 10, 15, 20, 30, 50, 80 et 100%

Série

1

Série 2

%Bis =0.46% (mol/mol)

2

ème

formulation

P(AM-

HEMAx

)

%M=7%

x=0,5, 10, 15, 20, 30, 50, 80 et 100%mol

Série 3

H

2

O, 60°C

Acrylamide

(AM)

+

(

2-Hydroxyéthyl méthacrylate)

(HEMA

)

+

K

2

S

2

O

8

+

N,N’-méthylène-Bis-acrylamide

(

Bis

)

Persulfate

de

Potassium

(

KPS)

Gonflement des hydrogels P(AM-HEMA)

Taux de gonflement normalisé

Cinétique de gonflement d’un hydrogel,

Q

t = f(t)Q∞

Cinétiques de gonflement des hydrogels P(AM-HEMA) dans l’eau

Cinétiques de gonflement, à 25°C, dans l’eau milli Q, d’échantillons

d’hydrogels issus de formulations différentes.

Phénomène d’

overshoot

Effet de la composition en HEMA

Effet de la composition chimique des réseaux sur leur gonflement

PAM

superabsorbant

PHEMA hydrophobeCopolymérisation

Hydrophobie

Nombre de sites hydrophiles

% mol HEMA

Q

∞

Effet de la densité de réticulations

% mol HEMA

Densité de réticulation

Q∞

Copolymérisation

Composition critique en HEMA

Effet de la composition du solvant

Gonflement des hydrogels P(AM-HEMA), à 25°C,

dans une solution d’acide salicylique.

L’AS affecte moins le gonflement des hydrogels copolymères.

L’AS n’affecte pas le gonflement du PHEMA.Interactions AS-AM

Réduction du nombre de sites hydrophiles.

Q

∞

Phénomènes de transport et diffusion à travers les hydrogels P(AM-HEMA)

Model de la loi de puissance

 Mécanismes de transport du milieu gonflant à travers une cloison polymère

Mt/M∞

≤ 0,6n

Type de transport

Mécanisme de transport

0.5

Diffusion

Fickienne

La vitesse de mobilité du pénétrant est beaucoup plus faible que la vitesse de relaxation des segments de chaînes.

0.5 <

n

< 1.0

Diffusion non-

Fickienne

(anormale)

Les vitesses de diffusion et de relaxation sont comparables, d’où la complexité de ce type de diffusion.

1.0

Transport cas II

La vitesse de mobilité du pénétrant est beaucoup plus grande que la vitesse de relaxation des segments de chaînes.

n

> 1.0

Transport super cas II

caractérisée par une accélération de la vitesse d’absorption à la fin du processus de pénétration.

: fraction du milieu pénétrant absorbée ou bien la fraction de soluté

relarguée

à un instant t, normalisée selon les conditions d’équilibre.

k

: constante qui englobe les caractéristiques du système réseau/milieu gonflant.

n

:

appelé

exposant de gonflement

détermine la dépendance, du temps, de la vitesse d’absorption ou de

relargage

.

Courbe de sorption

=

f (t

1/2

)

Mt/M

∞ ≤ 0,5Approximation de StéphanM

t  : masse d’eau

sorbée à un instant donnéM∞ : masse d’eau sorbée à l’équilibreD : le coefficient de diffusion du soluté dans le réseau hydrogel.l : l’épaisseur initiale de l’échantillon.

Pente de la courbe de sorption = D coefficient de diffusion

Echelle double logarithmique

Détermination du coefficient de diffusion

Evolution linéaire, en fonction du temps (en échelle double logarithmique),

(a) de la fraction d’eau prise par les hydrogels P(AM-HEMA)-B1.

(b) de la fraction d’eau prise par les hydrogels P(AM-HEMA)-B5.

(c) de la fraction d’eau prise par les hydrogels P(AM-HEMA).

(d) de la fraction de solution d’acide salicylique prise par les hydrogels P(AM-HEMA).

(a)

(b)

(c)

(d)

Hydrogels

n

D

eau

.1010

(m

2.s-1)

PAM

0,77

3,1

P(AM-HEMA10)

0,68

4,5

P(AM-HEMA20)

0,66

4,8

PHEMA

0,71

21,9

Valeurs des paramètres du phénomène de transport et du coefficient de diffusion de l’eau dans les hydrogels simples P(AM-HEMA)

Transport et diffusion de l’eau à travers les hydrogels P(AM-HEMA)

Effets adverses pour le PHEMA.

Diffusion anormale.

La copolymérisation fait augmenter la vitesse de relaxation des

sub

-chaînes.

Hydrogels

n

D. 10

10

(m2

.s-1)

PAM

PAM-AS

0,770,63

3,1

4,0

P(AM-HEMA10)

P(AM-HEMA10)- AS

0,63

0,63

4,5

4,9

P(AM-HEMA20)

P(AM-HEMA20)- AS

0,68

0,64

4,8

5,1

PHEMA

PHEMA- AS

0,71

0,41

21,9

5,2

Valeurs des paramètres du phénomène de transport et du coefficient de diffusion de l’eau et de la solution d’acide salicylique dans les hydrogels P(AM-HEMA

)

Transport et diffusion de la solution d’acide salicylique à travers les hydrogels P(AM-HEMA)

Diffusion

Fickienne

de l’AS dans le PHEMA. Faible affinité AS-PHEMA.

La diffusion de l’AS est non-

Fickienne

(%mol HEMA= 0 , 10 et 20).

Application des hydrogels P(AM-HEMA) au piégeage-

relargage de l’acide salicylique 

t

Gel chargé de AS

eau

relargage

Gel sorti de synthèse

Solution d’Acide Salicylique

Analyse UV des bains

piégeage

Aspect qualitatif

Hydrogels

(

n

AS

piég / nAS init) (%)

PAM

29,3

P(AM-HEMA10)

23,8

P(AM-HEMA20)

21,4

PHEMA

6,5

Quantification du piégeage-relargage de l’acide salicylique

Valeurs du rapport du nombre de moles d’AS prises par unité de masse

au nombre de moles de AS dans la solution initiale.

Hydrogels

(

n

AS

rel

/

n

AS

pié

) (%)

PAM

28,6

P(AM-HEMA10)

38,3

P(AM-HEMA20)

46,9

PHEMA

63,7

Valeurs du rapport de nombre de moles d’AS relarguées par unité

de masse de gel au nombre de moles de AS piégées.

Transport de l’acide salicylique à travers les hydrogels vers le substitut de peau

Hydrogel sorti de synthèse

Solution de AS

Pression sur le

Substitut de

peau

Gel

Peau

t

contact

=1 semaine

Analyse RAMAN

AS

PAM-AS

PAM après séparation de la peau (face peau)

PAM après séparation de la peau (face air)

PAM

Conclusion

Les hydrogels P(AM-HEMA) sont de bons absorbants.

Les propriétés de gonflement des hydrogels P(AM-HEMA) sont principalement dépendantes de l’architecture de leurs réseaux

. Les spécifications de cette architecture apparaissent durant le processus de polymérisation-réticulation Les interactions Polyacrylamide-acide salicylique (PHEMA-AS) pourraient être mises à profit pour contrôler la libération de ce principe actif. Dualité des propriétés  « réservoir » et d’adhésif sensible à la pression.

Merci de votre attention