Gonflement des hydrogels polyacrylamidecohydroxythyl mthacrylate Pigeagerelargage de lacide

Gonflement des hydrogels poly(acrylamide-co-hydroxyéthyl méthacrylate)- Piégeage-relargage de l’acide salicylique N. Baït, B. Grassl, C. Derail et A. Benaboura. 5ème Séminaire National sur les Polymères (SNP 5), Bejaïa, les 02 et 03 décembre 2015

Système de relargage transdermique (TDDS) à tack intrinsèque Enveloppe imperméable Réservoir de la formulation-PSA Membrane régulatrice Adhésif TDDS visé Peau TDDS conventionnel Pallier aux problèmes des TDDS conventionnels qui perdent leur adhésion en présence de la transpiration Hydrogels Polyacrylamide • Superbasorbant. • Biocompatible. • Testé in vivo. Poly(hydroxyethyl méthacrylate) • Bicompatible. • Perméable à l’oxygène. • Non toxique. • Largement utilisé dans les applications médicales Principe actif Acide Salicylique • Antalgique et antifébrile • Agent kératolytique et comédolytique

Adhésif Sensible à la Pression PSA + tenue mécanique Hydrogel Propriétés « réservoir » Propriétés de gonflement § Propriétés mécaniques § Propriétés de surface § Diffusion et transport

Plan de l’exposé q Synthèse des hydrogels q Gonflement des hydrogels: ü eau ü solution d’acide salicylique q Transport à travers les matrices hydrogels q Application au piégeage-relargage de l’acide salicylique q Conclusion

Synthèse des hydrogels P(AM-HEMA) + K 2 S 2 O 8 + + H 2 O, 60°C Persulfate de Acrylamide (2 -Hydroxyéthyl méthacrylate) N, N’-méthylène-Bis Potassium (KPS) -acrylamide (Bis) (AM) (HEMA) 1ère formulation Série 1 Série 2 %Bis =1% %M=7% %Bis =5% P(AM-HEMAx)B 1 %M=7% P(AM-HEMAx)B 5 x= composition molaire en HEMA x= 0, 5, 10, 15, 20, 30, 50, 80 et 100% 2ème formulation %Bis =0. 46% (mol/mol) Série 3 P(AM-HEMAx) %M=7% x=0, 5, 10, 15, 20, 30, 50, 80 et 100%mol

Gonflement des hydrogels P(AM-HEMA) Taux de gonflement normalisé Q∞ Cinétique de gonflement d’un hydrogel, Qt = f(t)

Cinétiques de gonflement des hydrogels P(AM-HEMA) dans l’eau Phénomène d’overshoot Cinétiques de gonflement, à 25°C, dans l’eau milli Q, d’échantillons d’hydrogels issus de formulations différentes.

Effet de la composition chimique des réseaux sur leur gonflement q Effet de la composition en HEMA Q∞ 80 60 40 20 0 0 5 % mo 15 l HEM 20 A 10 30 50 § PAM superabsorbant § PHEMA hydrophobe Copolymérisation Hydrophobie Nombre de sites hydrophiles 80 100

q Effet de la densité de réticulations 80 Q∞ 60 P(AM-HEMA)B 5 40 P(AM-HEMA)B 1 20 % mol HE MA 0 0 5 10 Densité de réticulation Copolymérisation 15 20 30 50 80 100 Q∞ Composition critique en HEMA

q Effet de la composition du solvant Q∞ 80 SA 60 eau 40 20 A PH EM ) A -H M A P( P( A M -H EM EM A PA 10 20 ) M 0 Gonflement des hydrogels P(AM-HEMA), à 25°C, dans une solution d’acide salicylique. Interactions AS-AM Réduction du nombre de sites hydrophiles. L’AS affecte moins le gonflement des hydrogels copolymères. L’AS n’affecte pas le gonflement du PHEMA.

Phénomènes de transport et diffusion à travers les hydrogels P(AM-HEMA) Model de la loi de puissance Mt/M∞ ≤ 0, 6 : 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. Mécanismes de transport du milieu gonflant à travers une cloison polymère n 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 Les vitesses de diffusion et de relaxation sont comparables, d’où (anormale) 1. 0 Transport cas II la complexité de ce type de diffusion. 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.

Détermination du coefficient de diffusion Courbe de sorption = f (t 1/2) Echelle double logarithmique Approximation de Stéphan Mt/M∞ ≤ 0, 5 Mt : masse d’eau sorbée à un instant donné M∞ : masse d’eau sorbée à l’équilibre D : 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

(b) (a) (d) (c) Evolution linéaire, en fonction du temps (en échelle double logarithmique), (a) de la fraction d’eau prise par les hydrogels P(AM-HEMA)-B 1. (b) de la fraction d’eau prise par les hydrogels P(AM-HEMA)-B 5. (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).

Transport et diffusion de l’eau à travers les hydrogels P(AM-HEMA) Valeurs des paramètres du phénomène de transport et du coefficient de diffusion de l’eau dans les hydrogels simples P(AM-HEMA) Hydrogels n Deau. 1010 (m 2. s-1) PAM 0, 77 3, 1 P(AM-HEMA 10) 0, 68 4, 5 P(AM-HEMA 20) 0, 66 4, 8 PHEMA 0, 71 21, 9 Diffusion anormale. La copolymérisation fait augmenter la vitesse de relaxation des sub-chaînes. Effets adverses pour le PHEMA.

Transport et diffusion de la solution d’acide salicylique à travers les hydrogels P(AM-HEMA) 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) Hydrogels n D. 1010 (m 2. s-1) PAM 0, 77 3, 1 PAM-AS 0, 63 4, 0 P(AM-HEMA 10) 0, 63 4, 5 P(AM-HEMA 10)- AS 0, 63 4, 9 P(AM-HEMA 20) 0, 68 4, 8 P(AM-HEMA 20)- AS 0, 64 5, 1 PHEMA 0, 71 21, 9 PHEMA- AS 0, 41 5, 2 La diffusion de l’AS est non-Fickienne (%mol HEMA= 0 , 10 et 20). Diffusion Fickienne de l’AS dans le PHEMA. Faible affinité AS-PHEMA.

Application des hydrogels P(AM-HEMA) au piégeage-relargage de l’acide salicylique q Aspect qualitatif t Gel sorti de synthèse eau Gel chargé de AS Solution d’Acide Salicylique piégeage Analyse UV des bains relargage

q 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 piég / n. AS init) (%) PAM 29, 3 P(AM-HEMA 10) 23, 8 P(AM-HEMA 20) 21, 4 PHEMA 6, 5 Valeurs du rapport de nombre de moles d’AS relarguées par unité de masse de gel au nombre de moles de AS piégées. Hydrogels (n. AS rel / n. AS pié) (%) PAM 28, 6 P(AM-HEMA 10) 38, 3 P(AM-HEMA 20) 46, 9 PHEMA 63, 7

Transport de l’acide salicylique à travers les hydrogels vers le substitut de peau Solution de AS Pression sur le Substitut de peau Gel Peau Hydrogel sorti de synthèse Analyse RAMAN AS PAM-AS PAM tcontact=1 semaine PAM après séparation de la peau (face peau) PAM après séparation de la peau (face air)

Conclusion Ø Les hydrogels P(AM-HEMA) sont de bons absorbants. Ø Les propriétés de gonflement des hydrogels P(AM-HEMA) sont principalement dépendantes de l’architecture de leurs réseaux. Ø Les spécifications de cette architecture apparaissent durant le processus de polymérisation-réticulation Ø Les interactions Polyacrylamide-acide salicylique (PHEMA-AS) pourraient être mises à profit pour contrôler la libération de ce principe actif. Ø Dualité des propriétés « réservoir » et d’adhésif sensible à la pression.

Merci de votre attention