Face au manque de médicaments spécifiquement conçus et mis au point pour répondre aux besoins thérapeutiques de la population pédiatrique, les autorités nationales et européennes se sont vues dans l’obligation d’établir un cadre réglementaire visant à encourager le développement de médicaments à usage pédiatrique. Un médicament destiné à l’enfant nécessite une présentation galénique spécifique et adaptée à son âge, pour permettre une administration simple et sûre. L’Académie nationale de Pharmacie a également travaillé sur le sujet et élaboré un rapport en juin 2005 avec certaines propositions notamment favoriser les formes orales solides dispersibles ou orodispersibles. Cependant, les formes orales solides posent le problème de l’acceptabilité et de l’évaluation de la palatabilité, condition requise qui représente un véritable défi. L’objectif de ce travail était (i) de développer des techniques de masquage du goût d’un principe actif modèle, l'acétaminophène, (ii) de mettre au point des méthodes d’évaluation du masquage de goût et de caractérisation des particules obtenues et, (iii) d'élaborer un procédé de fabrication d’une forme dispersible : des minigranules à désintégration rapide. Le caséinate de sodium et la lécithine, excipients potentiellement tolérables et sans danger pour un usage pédiatrique, ont été utilisés pour encapsuler le principe actif par atomisation-séchage. Le masquage de goût est évalué in vitro de façon indirecte par des études de libération du principe actif. Nous avons développé une méthode simple avec une pompe à seringues qui utilise de faibles volumes et débits de tampon et simule le flux salivaire. La méthode d’évaluation de masquage de goût développée donne des résultats en accord avec ceux d’autres méthodes existantes comme la langue électronique. La caractérisation des particules obtenues, notamment grâce à la spectroscopie par Rayons X qui permet d’obtenir une cartographie de la composition à la surface des particules enrobées, a montré une différence de composition en fonction du ratio caséinate de sodium/lécithine utilisé lors de l’atomisation. Cette différence a pu être mise en relation avec l'efficacité de masquage de goût. Une étude a ensuite été menée pour évaluer l'effet des paramètres du procédé et de la formulation sur l'efficacité de masquage de goût. Un plan factoriel complet a permis de déterminer les variables les plus importantes influant sur la quantité de principe actif libéré durant les premières minutes, soit la quantité de caséinate de sodium et de lécithine. L’optimisation par la méthode du simplex a permis d’obtenir une formulation optimisée pour laquelle la quantité libérée était 7 fois inférieure à celle du principe actif initial durant les deux premières minutes de l’essai de libération. Une autre approche visant à améliorer l'effet de masquage de goût incluait l'utilisation de caséinate de calcium à la place de caséinate de sodium. Le caséinate de calcium a été montré capable de retarder la libération du principe actif de façon plus importante lors de son association avec de la lécithine, ce qui améliore le masquage de goût. En effet, le masquage de goût est obtenu quand sur une courte période de temps (1 à 2 minutes), soit le principe actif n’est pas détecté, soit la quantité détectée est sous le seuil de perception du patient. Une forme galénique multiparticulaire à base de minigranules à désintégration rapide a ensuite été élaborée par extrusion-sphéronisation suivie d’une lyophilisation. Les minigranules présentent des qualités appropriées à savoir, une bonne sphéricité, une faible friabilité, la capacité d’incorporer une quantité élevée de principe actif et de plus, ces minigranules sont presque immédiatement désintégrés en présence d'eau lors de la mesure du temps de désagrégation avec l'analyseur de texture. Ce type de minigranules promet une forme galénique adaptée à la population pédiatrique grâce à la facilité d’administration et la flexibilité de dosage. / The development of paediatric formulations involves an urgent need but also presents many difficulties, e.g. the safety data of existing and new excipients in children stay restrictive; the development of palatable formulations for better compliance is requisite and challenging; the appropriateness of dosage form faces to dysphagia issue and flexibility of dosing for a large range of age. The aim of this work was (i) to develop a taste-masking formulation of a model drug (acetaminophen) on the one hand, and (ii) to elaborate a process for manufacture of fast disintegrating minigranules on the other hand. Sodium caseinate and lecithin, potentially tolerable and safe excipients for paediatric use, were utilized in order to encapsulate the drug through spray-drying. Taste-masking effect was demonstrated by in vitro drug release study and electronic tongue analysis. The characterization of spray-dried particles showed a difference in the surface composition according to the sodium caseinate/lecithin ratio, which related to the taste-masking efficiency. A study was subsequently undertaken to evaluate the effect of process and formulation parameters on the taste-masking efficiency. A full factorial design allowed screening for the most important variables that affect the released amount of drug during the early minutes, i.e. quantity of sodium caseinate and lecithin. An optimized formulation was successfully achieved by simplex design that released the drug 7-fold less than the unmasked drug during the first two minutes. Another approach to improve the taste-masking effect included the use of calcium caseinate rather than sodium caseinate. Calcium caseinate was showed to be more effective in delaying the drug release to a higher extent in association with lecithin. Indeed, the lower the released amount, the better the taste-masking. A multiparticulate dosage form of fast disintegration was developed through extrusion-spheronization followed by freeze-drying. The pellets exhibited suitable quality, e.g. good sphericity, low friability, ability of high drug loading, and moreover, almost immediately disintegrated in contact with water during measurement of disintegration by texture analyzer. This type of pellets promises age-appropriate dosage form for pediatric population thank to facility of administration and flexibility of dosing.

Melt granulation is a versatile process that is underutilized in the pharmaceutical industry. Most pharmaceutical wet granulation and twin-screw extruders can be adapted for melt granulation. Twin-screw melt granulation (TSMG) is of interest since is a continuous process and allows for flexible process design and a high degree of control. TSMG can be used to produce formulations for oral immediate or sustained release. This research focuses on the use of TSMG to taste-mask APIs. Many APIs are bitter or unpleasant tasting. Taste-masking may be required, particularly for products intended for pediatric patients. Taste-masking has been achieved with many different techniques, but a simple, cost-effective method that can be applied to many different APIs is not currently available. A matrix encapsulation approach using continuous twin-screw melt granulation was attempted with three different APIs. The resulting granule properties, particularly particle size, are related to the granulation process parameters. Prediction of taste-masking based on in vitro assessments is challenging and generally clinical evaluation is required. A small-volume dissolution method was developed as a screening test the melt granules. It is not clear if this technique is predictive of clinical taste-masking performance, but it is expected to be an improvement over discrete sampling or typical quality control dissolution methods. The dissolution rate was estimated using the Noyes-Whitney equation and correlated to the mean granule particle size. From this, a simple model for time to a taste threshold could be used to define a design space around the granulation process. / Pharmaceutical Sciences

The effects of taste masking are determined by interactions between drug and excipients as well as the microstructures of the particulate drug delivery systems (DDS). Cyclodextrin (CD) is a widely used taste masking agent, to which the relationship between kinetic parameters (Ka and Kd) of a drug and taste masking remains unexplored, which is investigated for the first time in this study. A data base of the kinetic parameters for drug-CD was established by Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRi) and High Performance Affinity Chromatography (HPAC). Combined with the electronic tongue, Ka and Kd based models for the taste masking effect of HP-β-CD were successfully established and applied to the prediction of taste masking effects. Paracetamol was used as a model drug for taste masking formulation optimization. As well as drug release the microstructure of solid DDS has considerable influence on drug taste. The microstructure of lipid microspheres and the molecular distribution of drug and excipients in lipid microspheres were investigated by Synchrotron radiation-based micro-computed tomography (SR-μCT) and Synchrotron radiation-based Fourier-transform infrared spectromicroscopy (SR-FTIR), respectively. The results demonstrated that the polymeric formulation components as well as shape and particle size of the drug were the key factors to taste masking of paracetamol by inhibiting bust release thereby reducing the interaction intensity of the bitterness. The FTIR absorption spectra confirmed the deposition and formation of chitosan and gelatin films on the drug microsphere surface by layer-by-layer coating. In conclusion, this research demonstrates the molecular kinetic basis of CD taste-masking as well as microstructural basis of particle systems for bitter taste masking.

Dans la dernière décennie, les autorités de santé ont promulgué une réglementation pédiatrique orientée sur le développement et la disponibilité des formulations adaptées à l'âge, la taille, l'état physiologique et les besoins de la population pédiatrique. Généralement, l'administration de médicaments par la voie orale est toujours préférée aux autres voies d'administration car elle est pratique, économique et bien acceptée. Au cours des dernières années, de nouvelles formulations solides ont été développés comme par exemple les comprimés orodispersibles car ils sont faciles à administrer, ne nécessitent pas d'eau et, dès lors que la dispersion est rapide, la biodisponibilité du médicament peut être significativement supérieure à celle observée avec les comprimés classiques offrant ainsi des solutions alternatives pour les enfants. D’autre part, les mini-granules présentent de nombreux avantages par rapport aux formes galéniques solides unitaires car ils se dispersent à travers le tractus gastro-intestinal, réduisant ainsi l'irritation locale du principe actif, et permettent l'amélioration de l'absorption du médicament ainsi que la diminution des fluctuations de concentration plasmatique. De plus, avec ces formes multiparticulaires, il est possible de contrôler la vitesse de libération du médicament, ce qui réduit les effets indésirables. Quelques études ont porté sur la compression des mini-granules non enrobés, ce qui pourraient limiter les problèmes pendant la compression comparativement aux mini-granules enrobés pour lesquels l’enrobage pourrait être détruit.L'objectif global de ce travail était de développer un comprimé multiparticulaire orodispersible (MUP-ODT) qui permet la libération contrôlée d'acétaminophène (APAP), utilisé comme principe actif modèle, contenue dans les mini-granules des comprimés orodispersibles.La première partie a déterminé les propriétés mécaniques des mini-granules d’APAP obtenus par la technique d’extrusion-sphéronisation en contenant différents types d'excipients et différents pourcentages de principe actif pour produire un système matriciel à libération contrôlée.La seconde partie de cette étude a examiné la faisabilité de comprimer des mini-granules non enrobés à base de cellulose microcristalline (MCC) dans différentes formulations orodispersibles et d’étudier l'influence du pourcentage de mini-granules, le type de désagrégant et la force de compression.La troisième partie a été dédiée à la production des MUP-ODTs qui permettent la libération contrôlée d’APAP en utilisant différents pourcentages d’Eudragit® pour créer un système matriciel sans changement significatif dans le profil de libération après la compression.Enfin, dans la dernière partie, un plan d'expérience a été effectué pour déterminer les paramètres optimaux pour produire les MUP-ODTs. L'évaluation du masquage de goût a été réalisée par la langue électronique et la méthode de dissolution à l'aide d'une pompe à seringues qui utilise de fiables volumes de milieu afin de simuler le comportement dans la bouche d’un enfant. Plusieurs polymères ont été utilisés avec succès pour produire des mini-granules d’APAP de type matriciel avec différents pourcentages de principe actif. Les MUP-ODTs ont été obtenus en montrant la faisabilité de leur production et l’obtention de bonnes propriétés mécaniques. Ils permettent la désagrégation très rapide et la possibilité de libération modifiée, tout en offrant une déglutition facile pour un enfant et une flexibilité de posologie. / In the last decade, medical agencies have promoted a pediatric regulatory focusing on the development and availability of age-appropriate formulations suitable for age, size, physiological condition and treatment requirements for the pediatric population. In general, oral drug delivery is still preferred over the other drug delivery routes since it is convenient, economical and user friendly. In recent years, a number of new solid oral drug delivery platforms such as orodispersible tablets have been developed as they are easy to administer, do not require additional water and, as long as dispersion is rapid, the bioavailability of the drug can be significantly greater than those observed in conventional tablet dosage forms offering a potential alternative for pediatric patients. In parallel, multiparticulate products present many advantages compared to single-unit dosage forms as they distribute fast through the gastrointestinal tract, thus reducing local irritation caused by the active ingredient, enhancing drug absorption and decreasing fluctuation of plasma peaks. Moreover, it is possible to control the drug release rate, resulting in fewer adverse effects. Only few studies have dealt with the compaction of uncoated pellets, which potentially could provide fewer problems during compaction than coated pellets, in particular by reducing damages on the coating.The overall objective of this study was to develop a Multiple-Unit Pellet Orodispersible Tablet (MUP-ODT) allowing for the controlled release of acetaminophen (APAP), used as a model drug, which is contained in the pellets of the orodispersible tablets.The first part determined the mechanical properties of APAP pellets produced by the extrusion-spheronization technique containing different types of excipients and different drug load percentages to produce a controlled release matrix system.The second part of this study examined the feasibility to compress uncoated free drug MCC pellets with different orodispersible formulations to assess the influence of the percentage of pellets, type of disintegrants and compression force.The third part was dedicated to produce MUP-ODTs which allowing for controlled-release of APAP using different percentages of Eudragit® to create the matrix system without significant changes in the release profile after compression.Finally, a design of experiments was carried out to determinate the optimal parameters to produce MUP-ODTs.Taste-masking evaluation was realized using the electronic tongue. Dissolution test was performed using a syringe pump and small volumes of aqueous medium at low flow rates to mimic the behavior in the mouth of the child.Different polymers were successfully used to produce APAP matrix pellets with different drug loadings. MUP-ODTs were successfully obtained demonstrating their feasible production with good mechanical properties. They enable very fast disintegration and modified release properties, but also offer easy swallowing for children and dose flexibility.