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Classification et composition des gel

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 les carbomères 934, 974P…Cette famille de gélifiant est commercialisée sous divers noms (carbopol, synthalen) [29].
 Les dérivés de la cellulose
Ce sont des gélifiants d’hemisynthèse, 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 la 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].
 Les macrogols
Appelés autrefois polyéthylène-glycols (PEG), les macrogols sont définis par la pharmacopée européenne comme des mélanges de polymères de formule générale H-(OCH2-CH2) n-OH, n représentant le nombre d’unités oxyéthylène. Ce dernier conditionne les caractéristiques physico-chimiques de la matière première. On aura ainsi le choix entre 3 types de produit : des liquides (si PM ˂ 600), des graisses (si 600 ˂ PM ˂1000), des cires (si PM ˃ 1000). Quelque soit leur poids moléculaire, les macrogols sont solubles dans l’eau, ce qui leur confère, outre leur propriétés gélifiantes, des propriétés humectantes. Les macrogols rencontrés dans les gels pharmaceutiques sont les suivants : macrogols 300 et 400, macrogols 1500, 3350, 4000 et 6000, le monostéarate de macrogols 400 et le macrogol 350 éther monoéthylique [29].
 La silice
Il s’agit d’un produit d’origine naturelle contenant 98% d’oxyde de silicium, se présentant sous l’aspect d’une poudre blanche à reflets bleutés insipide et inodore. Elle est utilisée à des pourcentages compris entre 1 et 10 %, comme épaississant. Cette silice colloïdale permet de véhiculer des hormones (œstrogène) en association avec une cellulose dans une seule spécialité (Esteva®). Son emploi est donc là encore assez marginal [29].
 Les carrhagénates
Les carrhagénates, gélifiants d’origine algale sont obtenus à partir de diverses rhodophycées du genre chondrus ou gigartina.
 L’amidon
Connu depuis l’antiquité, l’amidon est un gélifiant d’origine végétale. Dans la pharmacopée européenne mention est faite de l’amidon de blé obtenu à partir de caryopse de Triticum aestivum L., de l’amidon de maïs retiré du caryopse de Zea mays L., l’amidon de féculé de pomme de terre retiré des tubercules de Solanum tuberosum L. et de l’amidon de riz retiré du caryopse d’Oriza sativa L. L’amidon, quelle que soit son origine se présente sous forme d’une poudre blanche, insoluble dans l’eau à froid. Chauffé à une température de 100°C, le mélange eau amidon s’épaissit pour donner naissance à l’empois d’amidon, un gel épais et translucide. Ces empois sont de moins en moins utilisés. Actuellement, on ne trouve qu’un seul gel formulé à base d’amidon prégélatinisé (pharmacopée européenne) et ce, dans le domaine dermatologique (daktarin à usage cutané) [30].

Solvants

Pour les organogels, la phase liquide est souvent huileuse comme :
 La paraffine liquide
 Les huiles grasses : huile d’arachide, d’olive, soja
Pour les hydrogels, la phase liquide est souvent aqueuse comme:
 L’eau
 Le glycérol

Formulation, contrôles et utilisations des gels

Formulation

existe deux méthodes de formulation des gels: physique et chimique.Formulation par méthode physique Les premiers gels physiques observés, étaient en fait des gels constitués de molécules naturelles, aujourd’hui appelées biopolymères. Dans l’antiquité, on utilisait des gels formés d’empois d’amidon ou de gélatine. Ces gels ont, aujourd’hui encore, de multiples utilisations. Les gels physiques sont métastables: ils évoluent très lentement. Ces édifices macromoléculaires ont une stabilité entropique, leur stabilité n’est assurée que par des liaisons faibles. Tout élément venant écranté ces liaisons peut déstabiliser l’édifice. On comprend alors que la transition de phase, qui accompagne la destruction du réseau, est facilement inductible. De faibles changements physico-chimiques de l’environnement (changement de température, d’osmolarité, de pH, etc.) peuvent induire la gélification ou la fonte de ce type d’édifice macromoléculaire. Il s’agit le plus souvent de polysaccharides ou de protéines solubilisées en milieu aqueux. Les modes de gélifications sont également multiples et nous ne citerons que quelques exemples qui montrent la diversité des phénomènes observés (figure 4) [31].

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 5
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 8
I.3 Application topique 9
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 11
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 17
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, contrôles et utilisations des gels 20
III.1 Formulation
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 25
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXERIMENTAL
I. Objectifs
II. Cadre d’étude.
III. Matériel et méthodes
III.1 Matériel 28
III.1.1 Appareillage et verrerie
III.1.2 Matières premières
III.1.2.1 Phase huileuse
III.1.2.2 Phase gélifiante
III.1.2.3 Principes actifs
III.1.2.3.1 La griséofulvine
III.1.2.3.2 Le nitrate d’éconazole
III.1.2.4 Autres composés utilisés
III.2 Méthodes 32
III.2.1 Préparation des gels à base d’amidon de maïs
III.2.2 Préparation des gels à base de silice colloïdale.
III.2.3 Caractérisation physico-chimique des gels 37
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 Etude de l’activité 38
III.2.5 Analyse quantitative des PA 39
III.2.5.1 Déstabilisation et extraction des PA
III.2.5.2 Dosage des PA
IV. Résultats
IV.1 Caractérisation physico-chimique 43
IV.1.1 Examen macroscopique
IV.1.2 Examen microscopique
IV.1.3 Conductivité
IV.1.4 Valeurs du pH
IV.1.4.1 Gels à base d’amidon de mais
IV.1.4.2 Gels à base de silice colloïdale
IV.2 Etudes de l’activité 45
IV.2.1 Gels à base d’amidon de maïs avec de la griséofulvine comme PA
IV.2.2 Gels à base de silice colloïdale avec de l’éconazole comme PA
IV.3 Dosage des PA 48
V. DISCUSSION
CONCLUSION

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