Muriel Subirade & Romain CaillardChaire de recherche du Canada sur les protéines,
les bio-systèmes et les aliments fonctionnelsINAF / STELA
STELA, 2009STELA, 2009
La β-lactoglobuline dans tous ses étatsLa β-lactoglobuline dans tous ses états
Gels
Food Systems
Microparticles
Nanoparticles
(Chen, Remondetto & Subirade. 2006 Trends in Food science & Technology 17:272-283)
Complexe β- lactoglobuline/resvératrol
β- Lactoglobuline resveratrol
(Liang, Tajmir-Riahi, Subirade. 2008. Biomacromolecules 9:50-56 )
• β-LG/resvératrol : complexe 1:1; Ka: 104 M-1;• Pas de changement structure secondaire;• Augmentation de la solubilité;• Stabilisation de la forme trans versus cis.
300 350 400 450 500 550
0
40
80
120
160
Inte
nsity
λ/nm
a
i
b
c
e
d
fg
h
A
240 270 300 330 360 3900.0
0.5
1.0
1.5
2.0 a b c d e f g h
(Li, Tajmir-Riahi, Subirade. 2008. Biomacromolecules 9:50-56 )
λ (nm)
Complexe β- lactoglobuline/resvératrol
(Remondetto & Subirade. 2003. Biopolymers, 69:461-469)
FerGel
•Force du gel•Élasticité•Capacité de rétention d’eau
FerGel
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420
Time (min)
Iron
conc
entr
atio
n (%
)
Intestinal phase
Gastricphase
(Remondetto, Subirade et al. 2004. JAFC, 52:8137-8143)
ProtéinesProtéines
ÉÉmulsions complexesmulsions complexes
1mm
(Chen, Subirade. 2006. Biomaterials 27:4646-4654)
Romain Caillard, Ph. D.
Lundi 11 mai 2009
Protéines laitières succinylées pour la formation de comprimés :
Protection et libération ciblée de probiotiques
Les comprimés : la forme galénique la plus répandue :- Naturelle
- Non invasive
- Facile à conserver
Limitations : beaucoup de principes actifs faiblement disponibles par cette voie- Manque de stabilité dans le tractus gastro-intestinal
- Dégradation avant absorption
Exemple typique dans le secteur nutraceutique : les probiotiques
De nombreuses bifidobactéries très sensibles aux conditions stomacales
Contexte
Afin de résoudre ce problème :- Enrobages
- Modification chimiques d’excipients
Nombreux polymères employés- Cellulose, amylose, PMMA, alginate, pectine, etc.
Cependant : utilisation des protéines limitée- Acceptabilité (polymères alimentaires)
- Modifiable à souhait (grande richesse en groupements fonctionnels)
Utilisation de protéines laitières modifiées pour la formation de comprimés à libération contrôlée
Succinylation :
Protein ProteinpH > 7
- pI des protéines
- densité de charges pH acides/ densité de charges pH alcalins
- solubilité pH acides/ solubilité pH alcalins
- utilisée en recherche pour améliorer les propriétés tensio-actives des protéines
- acceptée par santé Canada et le Codex Alimentarius pour la modification de l’amidon
- faible coût
Modification des protéines
Mélange protéines- actif Compression Comprimé
matriciel
1. Impact du taux de modification sur les
propriétés de libération
2. Impact des paramètres de compression sur les
propriétés de libération
Formation des comprimés
3. Application pour la protection de bactéries probiotiques
4. Propriétés de compaction des protéines (« processabilité »)
1. Impact du taux de succinylation sur les propriétés de libération
0
20
40
60
80
100
0 60 120 180 240 300 360Time (min)
Rib
ofla
vin
rele
ase
%
0%50%100%
0
20
40
60
80
100
0 60 120 180 240 300 360Time (min)
Rib
ofla
vin
rele
ase
%
0%50%100%
Gonflement et érosion spontanée
Temps de résidence gastrique:
- 30min : individu à jeun
- 2 à 4h : après un repas calorique
β-lactoglobuline (Biopure, Davisco Inc.) succinylée; Traceur = riboflavine
Comprimés de β-Lactoglobuline succinylée offre une gastro résistance à l’actif
OU une libération ciblée à l’intestin
Mêmes résultats obtenus avec autres molécules (rifampicine) : la gastro résistance ne dépendrait pas de la molécule encapsulée
1h
2h
3h
a
b
0% 50% 100%
Bromocrésol pourpre, 1-3h conditions gastriques
Jaune orangée, pH< 5
Pourpre. pH> 6.8
Après 3h, pH proche de la neutralité
Donc :
- Libération ciblée à l’intestin
-Protection face à des pH stomacaux : gastro résistance
Variation du pH à l’intérieur du comprimé
2. Influence des paramètres de compression
Pression utilisée influence directement le volume spécifique du comprimé (Vsp)
Vsp ≈ 1/ρ ≈ ε où ε est la porosité du comprimé
Porosité : facteur primordial dans tous les phénomènes de libération (diffusion -gonflement - bioérosion)
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Force (MPa)
Spec
ific
Vol
ume
(cm
3 /g)
33MPa Forte porosité
300MPa Faible porosité
125MPa Porosité intermédiaire
β-lactoglobuline succinylée; Traceur = riboflavine; fluides gastriques simulés
Pas d’impact de la pression :
Gastro résistance dépend uniquement du taux de modification
0
20
40
60
80
100
0 60 120 180 240 300 360Time (min)
Rib
ofla
vin
rele
ase
(%)
33 MPa125 MPa300 MPa
Succ. 50%
0
20
40
60
80
100
0 60 120 180 240 300 360Time (min)
Rib
ofla
vin
rele
ase
(%)
33 MPa125 MPa300 MPa
Succ. 100%
3. « Protéines laitières pour la protection de bactéries laitières »
10
102
104
106
108
1010
0 30 60 120Gastric incubation duration (min)
CFU
/ Tab
let
Non-compressed sample β-Lact native β-Lact 50% β-Lact 100%
Bifidobacterium longum HA-135 (Harmonium Inc.); sensible aux pressions et à l’acide
- Diminution de moins de 2 log
- 107 cellules viables même après 2h
Influence du taux de charge dans le comprimé, 1h milieu gastrique
1,6E+07 1,3E+074,3E+07 3,8E+07
2,0E+08 1,4E+08
10
102
104
106
108
1010
β-Lact native β-Lact 50% succ. β-Lact 100% succ.
CFU
/ Tab
let
10% de charge 20% de charge 40% de charge
- Protection encore optimale à 40% de taux de charge
- 108 cellules viables = équivalent d’un yogourt probiotique avant consommation
Le comportement en compression d’une poudre pharmaceutique influence significativement la qualité et la viabilité commerciale du comprimé
Deux indices :
- Compressibilité (réduction de volume sous pression)
- Compactibilité (force du comprimé)
Compressibilité : coefficient de Walker : w’
Compactibilité : force de rupture diamétrale spécifique (test brésilien) : SCS
4. Propriétés de compaction
Excipient Cp (10‐3) w’
Bicarbonate de sodium* 6,6 0,19
Lactose* 24,5 0,27
Amidon prégélatinisé* 17,2 0,39
Amidon de maïs* 31,5 0,36
β‐cyclodextrine* 59,6 0,31
Sorbitol* 65,2 0,25
Cellulose microcrystalline* 119,0 0,65
β‐Lactoglobulin 32,6 0,25
50% modified β‐Lactoglobulin 78,9 0,28
* Sonnergaard, 2006, Eur. J. Pharm. Biopharm. ,63, 270-277
Conclusion
β-Lactoglobuline : comprimés gastro resistants matriciels
Versatile : utilisable pour de nombreux actifs : chimiques comme biologiques
Dépend seulement du taux de modification (pas d’influence de la pression)
Adaptable à une chaîne de fabrication et procédé plus simple :
Compression Pré-enrobage Enrobage
Séchage Séchage
Étapes de
granulation
Exemple des HPMC
Compression
Notre système
Merci : Jean-François Poulin, notre équipe de recherche, le CRSNG, Chaire de recherche du Canada sur les
protéines, les biosystèmes et les aliments fonctionnels, tous les partenaires du projet…
… et vous
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