No presente trabalho, foram desenvolvidas nanocápsulas de núcleo lipídico (LNCs) para posterior revestimento com manana através da utilização de duas metodologias diferentes, sendo ambas por interações eletrostáticas. Na primeira metodologia, soluções de manana em diferentes concentrações foram gotejadas sobre a formulação LNC-Quit+ e na segunda metodologia a LNC-Quit+ foi injetada nas soluções de manana. Através de análises de diâmetro, mobilidade eletroforética, potencial zeta e viscosidade, foi possível notar que a primeira metodologia não apresenta reprodutibilidade, demonstrando valores aleatórios, ao passo que, na segunda metodologia os valores são reprodutíveis para a concentração de 0,5 μg/mL final de manana. Também foi possível observar que as nanopartículas revestidas com manana não apresentam estabilidade após 24 horas, sugerindo-se que a manana se desprende da superfície da partícula. Nas duas metodologias foram utilizadas concentrações diferentes de material de partida, e com isso, foi criada a metodologia 2B para que as anteriores pudessem ser comparadas. Com estes resultados tem-se um caminho promissor para estudos futuros e o aprimoramento deste tipo de revestimento. / In the present work, lipid core nanocapsules (LNCs) was developed for subsequent coating with mannan by using two different methodologies and both by electrostatic interactions. In the first methodology, mannan solutions at different concentrations were drop wise on LNC-Quit+ formulation and the second methodology, LNC-Quit+ was injected in mannan solutions. Through analysis of diameter, electrophoretic mobility, zeta potential and viscosity, it was possible to notice that the first methodology was not reproductible, showing random values, whereas, in the secont methodology the values was reproductible for the 0,5 μg/mL concentration. It was also possible to observe that the particle coated with mannan has no stability after 24 hours, suggesting that mannan detaches from the particle surface. In this methodologies, two different concentrations of raw materials are used, and with that, it was created the methodology 2B so that the results could be compared. With these results, it was a promising path way for future studies and enhancement of this type of coating.

No presente trabalho, foram desenvolvidas nanocápsulas de núcleo lipídico (LNCs) para posterior revestimento com manana através da utilização de duas metodologias diferentes, sendo ambas por interações eletrostáticas. Na primeira metodologia, soluções de manana em diferentes concentrações foram gotejadas sobre a formulação LNC-Quit+ e na segunda metodologia a LNC-Quit+ foi injetada nas soluções de manana. Através de análises de diâmetro, mobilidade eletroforética, potencial zeta e viscosidade, foi possível notar que a primeira metodologia não apresenta reprodutibilidade, demonstrando valores aleatórios, ao passo que, na segunda metodologia os valores são reprodutíveis para a concentração de 0,5 μg/mL final de manana. Também foi possível observar que as nanopartículas revestidas com manana não apresentam estabilidade após 24 horas, sugerindo-se que a manana se desprende da superfície da partícula. Nas duas metodologias foram utilizadas concentrações diferentes de material de partida, e com isso, foi criada a metodologia 2B para que as anteriores pudessem ser comparadas. Com estes resultados tem-se um caminho promissor para estudos futuros e o aprimoramento deste tipo de revestimento. / In the present work, lipid core nanocapsules (LNCs) was developed for subsequent coating with mannan by using two different methodologies and both by electrostatic interactions. In the first methodology, mannan solutions at different concentrations were drop wise on LNC-Quit+ formulation and the second methodology, LNC-Quit+ was injected in mannan solutions. Through analysis of diameter, electrophoretic mobility, zeta potential and viscosity, it was possible to notice that the first methodology was not reproductible, showing random values, whereas, in the secont methodology the values was reproductible for the 0,5 μg/mL concentration. It was also possible to observe that the particle coated with mannan has no stability after 24 hours, suggesting that mannan detaches from the particle surface. In this methodologies, two different concentrations of raw materials are used, and with that, it was created the methodology 2B so that the results could be compared. With these results, it was a promising path way for future studies and enhancement of this type of coating.

Orientador: Gilberto De Nucci / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:09:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RosaCastelli_Maisa_M.pdf: 2792033 bytes, checksum: 8d7ee3cc5a3af831f35e49968b355af5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A anestesia tópica é uma das estratégias mais usadas para minimizar a ansiedade, dor e o desconforto no local da inserção da agulha ou de procedimentos cirúrgicos. As formulações tópicas têm como objetivo promover a permeação no local de aplicação e obter um rápido início de ação. Para tanto, é necessário que a permeação cutânea atravesse de forma efetiva as camadas dérmicas, principalmente o estrato córneo. Os sistemas de liberação de fármacos representam uma parcela importante dentre as estratégias de otimização terapêutica, tendo como objetivo a manipulação racional do perfil farmacológico das drogas e, concomitantemente, seus índices terapêuticos. Os sistemas de liberação nanoestruturados, ou nanocarreadores, podem ser empregados para a melhora de distintos caracteristicas: solubilidade, biodistribuição, biocompatibilidade, biodegradabilidade e liberação da droga. São estruturas com escala nanométrica, com tamanho variando de 1 a 100 nanometros. O objetivo deste trabalho foi a caracterização morfológica das nanocápsulas poliméricas que compõem o nanoanestésico e o desenvolvimento clínico do nanoanestésico, compreendendo a avaliação de eficácia e de segurança do produto. O nanoanestésico é um hidrogel composto pela mistura eutética de 2.5% de lidocaína e 2.5% de prilocaína. Metade desta concentração está nanoencapsulada, enquanto que o restante do ativo encontra-se livre no gel, através dos respectivos sais cloridratos. A suspensão de nanocápsulas foi analisada através de microscopia eletrônica de transmissão e foram identificadas estruturas correspondentes com as nanocápsulas poliméricas e com tamanhos condizentes ao esperado a partir dos dados de diâmetro médio proveniente do Espalhamento de Luz Dinâmico. O produto final, o nanoanestésico, foi analisado a partir da técnica de criofratura e também foram identificas estruturas correspondentes as nanocápsulas em meio ao hidrogel. Foi realizado o desenvolvimento clínico do nanoanestésico, compreendendo a avaliação do perfil farmacocinético (n=8 voluntários) e estudos de eficácia (n= 100 voluntários). O nanoanestésico atinge concentrações plasmáticas seguras de lidocaína e prilocaína: 6,5 ng.mL-1 e 1,7 ng.mL-1, respectivamente. Verificou-se também que o nanoanestésico possui eficácia não inferior ao EMLA® (Aztrazeneca) quando comparado após 1 (uma) hora de permanência sobre a pele e submetido a estimulo doloroso de inserção de agulha de venopunção. Além disso, de forma controlada por placebo, os voluntários foram submetidos a um estimulo doloroso em tempos inferiores a 1 hora e verificou-se que o nanoanestésico apresenta eficácia significativa a partir de 10 minutos da aplicação. Os resultados obtidos demonstram que o nanoanestésico pode ser uma alternativa dentre os anestésicos tópicos já estabelecidos no mercado e otimizar os procedimentos nos quais ele é necessário / Abstract: Topical anesthetic is the most used strategy to minimize anxiety, pain and local discomfort on the site of needle stick. The topical formulations aim to promote permeation on the application site and obtain a rapid onset of action. To achieve this, the skin permeation must cross the layers of skin, mainly the stratum corneum. Drug delivery systems are an important part of therapy optimization strategies, which target to improve the drug pharmacological profile and its therapeutic ratio. The nanostructured systems, like polymeric nanocapsules, may be used to improve a many features: solubility, biodistribution and drug release. They are nanoscale structures, with size ranging from 1 to 100 nanometers. This present study comprised morphologic characterization of polymeric nanocapsules which compose the nanoanesthetic and its clinical development with evaluation of efficacy and safety. The nanoanesthetic is a hydrogel with 2.5% lidocaine and 2.5% prilocaine, which are 50% of the active products in polymeric nanocapsules. The remaining 50% of the drugs are in the form of their chloridrate salts. The suspension of nanocapsules was examined by Transmission Electron Microscopy (TEM) and the identified structures correspond to the polymer nanocapsule and the size results matched the expected Dynamic Light Scattering data. The finished product, the nanoanesthetic, was evaluated by cryofracture, and the polymeric nanocapsules were observed. The clinical development was performed with pharmacokinetics profile (n= 8 healthy volunteers) and efficacy study (n=100 healthy volunteers). The nanoanesthesic security reaches plasmatic concentrations of lidocaine and prilocaine: 6,5 ng.mL-1 e 1,7 ng.mL-1, respectively. EMLA® (Astrazeneca) and the nanoanesthetic were left on the skin for one hour, and then exposed to needle insertion. It was observed that the nanoanesthetic efficacy is not lower than EMLA® product. Beyond that, a placebo-controlled study was performed. The volunteers were submitted to a painful stimulus for periods shorter than one hour and it was verified that the nanoanesthetic has a significant efficacy after 10 minutes of application. The results showed that the nanoanesthetic can be an alternative as a topical anesthetics among the ones that have already been commercialized in the market and it can also optimize the procedures in which it is needed / Mestrado / Farmacologia / Mestra em Farmacologia

Le mitotane ou o,p'-DDD est un dérivé organochloré très peu soluble dans l'eau. Il est utilisé dans le traitement du cancer corticosurrénalien métastasé ou inopérable (Lysodren®). En thérapeutique, il est nécessaire d'utiliser de fortes doses pour atteindre généralement au bout de trois mois, la mitotanémie efficace. Cela entraine le plus souvent, des effets indésirables gastroduodénaux et neuromusculaires, qui rendent les patients très peu compliants.L'objectif principal de cette thèse est de mettre au point, d'évaluer et de comparer les différentes formulations de mitotane afin d'améliorer la biodisponibilité du mitotane par rapport à la forme conventionnelle Lysodren®. Dans cette optique, le but recherché en clinique humaine serait de concevoir une forme galénique pouvant permettre d'utiliser de faibles doses journalières afin d'éviter les effets indésirables liés à la toxicité cumulative du mitotane. Pour cela, dans le but d'augmenter sa solubilité et de le rendre plus biodisponible, nous avons encapsulé le mitotane sous formes de particules polymériques et de microémulsions.Nous avons préparé des nanocapsules à partir de polymères biodégradables (la poly-epsilon-caprolactone) (PCL) et d'une association de PCL et de polymères non biodégradables (L'Eudragit® RL). Nous avons également préparé des microparticules de PCL et des systèmes autoémulsionnants ou SMEDDS.L'évaluation des caractéristiques physico-chimiques des particules montre des diamètres de 300 nm pour les nanocapsules et pour les microparticules, des diamètres variant de 40 à 76 µm. Le potentiel zêta est négatif pour les particules de PCL et positif pour celles associant les polymères PCL et RL. Pour les microémulsions, les diagrammes pseudoternaires ont permis le choix d'une association comportant du Capryol®, Tween® 20 et Crémophor® EL (33, 33, 33%). Les microémulsions ont un diamètre d'environ 40 nm. Les profils de libération in vitro du mitotane montrent une cinétique rapide et une quantité de mitotane libérée plus importante pour les microémulsions et les formes particulaires par rapport à la forme conventionnelle Lysodren®.De même, la réalisation de la pharmacocinétique à dose unique de 100 mg/kg chez des lapins montre des biodisponibilités relatives de 339% plus importantes pour les microémulsions, 195% pour les nanocapsules et 187% pour les microparticules. La quantification du mitotane absorbé dans des modèles Caco-2 montre une absorption complète du mitotane au bout de 4h lorsque le mitotane est formulé sous forme de microémulsions. Pour les microparticules et les nanocapsules, 50 et 45% de la dose initiale ont été respectivement absorbées par les cellules Caco-2. Cette évaluation sur le modèle Caco-2 a également confirmé le faible taux de passage de la poudre de mitotane (10%). Enfin, la réalisation des études de passage sur des coupes de jéjunum de rat en chambre de Ussing confirme que la quantité de mitotane qui a diffusé à travers la membrane jéjunale à partir des microémulsions est 5 fois supérieure à celle obtenue à partir de la poudre de mitotane.En conclusion, les microémulsions présentent un intérêt comme forme orale pour améliorer la biodisponibilité du mitotane. Elles ont pour avantage de multiplier la biodisponibilité par un facteur 3 chez le lapin et sont de fabrication peu coûteuse. Elles constituent une réelle alternative à la forme conventionnelle Lysodren® disponible actuellement sur le marché européen / Mitotane or o, p'-DDD is a organochlorine drug, very slightly soluble in water. It is used in the treatment of non resectable and metastasized adrenocortical carcinoma (Lysodren®). In therapy, to achieve therapeutic plasma level, high cumulative doses of mitotane were usually used during 3-5 months. This regimen causes gastrointestinal and neuromuscular side effects and make patients to be less compliants.The main objective of this work is to developp differents formulations of mitotane in order to improve the relative bioavailability when compared with conventional form Lysodren®. To shorten this equilibration time and reduce side effects, it's necessary to develop a new formulation. In order to increase mitotane solubility and make it more bioavailable, we encapsulated mitotane in polymeric particles and microemulsions.We prepared nanocapsules with biodegradable polymers (poly-epsilon-caprolactone) (PCL) and an association of PCL and non-biodegradable polymers (Eudragit®RL). We have also prepared PCL microparticles and a Self Microemulsifying Drug Delivery System or SMEDDS.Nanocapsules and microparticles diameters were respectively 300 nm and 40 to 76 µm. The zeta potential is negative for PCL particles wheras particles combining PCL and Eudragit®RL polymers exhibited positive zêta potential. For microemulsions, we investigated by constructing ternary phase diagrams and choosing the optimal formulation consisted of a mixture of Capryol®, Tween® 20 and Cremophor® EL (33, 33, 33%) with an emulsion diameter of 40 nm. The release of mitotane from SMEDDS and particles was higher and faster than from the conventional form Lysodren®.Pharmacokinetics after single-dose of oral mitotane formulations (100 mg/kg) in rabbits showed a 339% increase of relative bioavailability with microemulsions, 195% with the nanocapsules and 187% with the microparticles. Caco-2 cell culture showed a complete absorption of mitotane after 4h with microemulsions. For microparticles and nanocapsules, 50 and 45% of the initial dose, were respectively absorbed by Caco-2 cells. Caco-2 cells evaluation confirmed the low absorption of the mitotane powder (10%). Finally, Ussing chamber showed that microemulsions pass through the intestinal barrier 5 times higher than a solution of mitotane. In conclusion, microemulsions showed improvement of bioavailability of mitotane by a factor 3 in rabbits and could allow cost effective production. Microemulsions are a real alternative to Lysodren® which is currently available on the European market

Les cannabinoides (CBs) et plus spécifiquement les agonistes des récepteurs CB2 ontdémontré leurs propriétés analgésiques, sans effet psychotrope comparés auxagonistes CB1. Les CBs sont généralement des composés lipophiles et non “drug-like”présentant une faible biodisponibilité. Afin d’évaluer de nouveaux CB2 agonistesd’origine synthétique développés par notre laboratoire, sur des modèles in vivo dedouleur neuropathique, une stratégie de formulation précoce a été mise au point et apermis le développement de quatre systèmes de délivrance d’actif. Une étudepharmacologique d’efficacité a été conduite avec notre tête de série MDA7, formulédans des complexes d’inclusion avec des cyclodextrines (CDs), des liposomes et unesolution micellaire administrés par voie parentérale. Le concept à base de CDs adémontré une plus forte activité anti nociceptive. Une étude de compréhension dumécanisme d’inclusion de MDA7 dans le complexe supramoléculaire formé avec lesCDs a été menée. Des systèmes auto-émulsionnables (SEDDS) ont également étéutilisés pour une administration orale afin d’étudier le profile pharmacocinétique deMDA7. Des nanocapsules (NCs) polymériques et cationiques ont également été développéesafin de stabiliser un phytocannabinoide, CB2, en vue d’une administration in vivo. Desétudes pour caractériser et évaluer l’influence des paramètres affectant la formation desNCs préparées par nanoprécipitation ont été conduites. Nous avons étudié lapropension des NCs développées à former des interactions ioniques avec desmacrocycles anioniques tels que les sulfobutylether-β-cyclodextrines ou, desinteractions électrostatiques avec les cucurbit[n]urils / Cannabinoids (CBs) and particularly CB2 agonists have been shown to reduce pain andinflammation without eliciting any apparent psychotropic effect conversely to CB1agonist compounds. CBs candidates are usually lipophilic non drug-like compoundswith poor bioavailability. To serve the purpose of evaluating new synthetic CB2 agonistsdeveloped by our group, on in vivo neuropathic pain models, an enabling formulationstrategy has been set up and four Drug Delivery Systems (DDS) developed. Forparenteral administration, cyclodextrin (CD)-based inclusion complexes, liposomes andsurfactants/co-solvents micellar solution have been investigated whereas Self-Emulsifying DDS (SEDDS) was selected for oral administration. A pharmacologicalstudy conducted with lead compound MDA7, formulated in CD-based DDS resulted inthe higher antinociceptive activity. A comprehensive study of the inclusion mechanismof MDA7 in the CD supramolecular complexes prepared was carried out. MDA7pharmacokinetic profile was also generated formulated in micellar solution and SEDDS.Besides, cationic polymeric nanocapsules (NCs) have been designed to serve as aprotective DDS for oral administration of a dietary phytocannabinoid CB2 agonist.Studies were undertaken to characterize and evaluate the influence of differentparameters on NCs formation prepared by nanoprecipitation. The cationic NCsdeveloped have been explored for their property to yield proportion of counterioniccondensation in the presence of macrocycles bearing anionic groups such assulfobutylether-beta-cyclodextrin or to form electrostatic interactions/host-guestcomplexion with cucurbit[n]uril.

Ces travaux de thèse ont porté sur le développement de formulations innovantes et nanoparticulaire, destinées à améliorer la prise en charge des patients atteints de leucémie aigüe myéloïdes (LAM). Cette amélioration de la qualité de vie peut passer par le développement d’une formulation orale de décitabine.Trois stratégies de formulations différentes ont été développées : deux formulations de nanocapsules lipides (LNCs) avec encapsulation ou de décitabine, ou d’une prodrogue de décitabine (décitabine(C12)2) . La troisième stratégie a été le développement de particules de type liposomal, dans lesquelles la décitabine a été encapsulée. Après avoir été caractérisée sur des critères physicochimiques, chacune des stratégies basées sur les LNCs a été évaluée par des essais in vitro pour évaluer la perméabilité intestinale de la décitabine lorsqu’elle a été encapsulée. Une des stratégies a permis d’accroitre la perméabilité, in vitro, de la décitabine. L’activité sur la prolifération cellulaire a ensuite été évaluée sur des cellules humaines de LAM. Il a été démontré que l’encapsulation dans les LNCs améliore l’activité de la décitabine et de la décitabine (C12)2. Après l’ensemble de ces essais, en vue d’évaluer le potentiel avantages de ces formulations pour augmenter la demi-vie plasmatique de la décitabine, leurs stabilités dans du plasma humain a été évaluée. La décitabine (C12)2 libre et encapsulée permettent de limiter la dégradation rapide de la décitabine. Finalement, une étude de pharmacocinétique a été mise en place. L’encapsulation de la décitabine, en synthétisant au préalable une prodrogue permet d’augmenter les concentrations maximales atteintes. / The aim of this phD work was to develop nanoparticle formulations to improve patients’quality of life in case of acute myeloid leukemia (AML). These formulations could, for example, allow an oral administration of decitabine. Three different formulations were developed: two were based on lipid nanocapsules (LNCs) with an encapsulation of decitabine or a decitabine prodrug (decitabine(C12)2). The third strategy was aliposomal formulation with a decitabine encapsulation. After being characterized on physico-chemical parameters, in vitro intestinal permeability studies were performed on LNCs strategies. One strategy was able to enhance decitabine permeability. Cell proliferation studies performed on human AMLcell lines showed that encapsulations into LNCs improve decitabine and decitabine(C12)2 activities. In order to evaluate the potential of these formulations to enhance decitabine plasma half-life, their stabilities in human plasma were then assayed. Free decitabine(C12)2 or encapsulated into LNCs has been shown to limit the rapid decitabine degradation. Finally, pharmacokinetic studies were performed. Decitabine encapsulation into LNCs with a previous decitabine prodrug synthesis was able to increase maximal plasma concentrations.

Les recherches en nanotechnologies ne cessent de s’intensifier depuis plusieurs dizaines d’années du fait de leur haut potentiel dans le développement d’un large champ d’applications allant de la médecine à l’énergie de demain. Les recherches ont conduit à l’émergence de nombreuses nanoparticules aux propriétés adaptables en modifiant la composition, la taille, la forme ou encore l’état de surface. Cette modularité a permis l’apparition de nanoparticules multifonctionnelles qui ont démontré des intérêts cliniques en imagerie médicale ou pour la thérapie de certains cancers. Plus récemment, les recherches s’intéressent à l’assemblage de nanoparticules en nanostructures afin de combiner leurs propriétés au sein d’un seul assemblage. Ce manuscrit de thèse présente un nouveau procédé d’assemblage de nanoparticules inorganiques sous la forme de nanocapsules, stabilisées par un polymère et appelées Hybridosomes®. Dans une première partie, nous présentons les caractéristiques de cette nouvelle classe de nanocapsules à travers l’étude du procédé d’auto-assemblage et d’un ensemble complet de techniques de caractérisation. Nous présentons également leur évaluation en tant qu’agent de contraste pour l’Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM). De plus, nous proposons des perspectives de recherche utilisant les Hybridosomes® comme potentielle plateforme multifonctionnelle pour l’imagerie médicale et la thérapie. Dans une seconde partie, nous présentons l’application des Hybridosomes® dans l’auto-construction des premiers films nanostructurés par un procédé de chimie électro-click. A travers plusieurs méthodes d’analyses, nous montrons la modularité des films construits ainsi que la possibilité de relargage d’un fluorochrome initié par différents stimuli. Dans une troisième partie, nous élargissons le procédé d’auto-assemblage à une autre famille de nanoparticules: les clusters octaédriques de molybdène. Pour la première fois des nanocapsules et nanosphères ont été assemblées uniquement à partir des clusters de type A2[Mo6Li8La6]. Ces nouveaux nanomatériaux ont été caractérisés et évalués pour leurs propriétés catalytiques. / Nanotechnology research activities have been intensifying for several decades as a result of its high potential in the development of a wide range of applications ranging from medicine to future’s energy. Research has led to the emergence of many nanoparticles with tunable properties by modifiying the composition, size, shape or surface properties. This versatility has led to the emergence of multifunctional nanoparticles that have demonstrated clinical interest in medical imaging or cancer therapy. More recently, research has focused on the assembly of nanoparticles into nanostructures in order to combine their properties within the same particle. This PhD manuscript present a novel process of self-assembling of inorganic nanoparticles into nanocapsules, stabilized by a polymer and called Hybridosomes®. In a first part, we present the characteristics of this new class of nanocapsules through the study of the process of self-assembly and with a full set of characterization techniques. We also present their evaluation as contrast agent for Magnetic Resonnance Imaging (MRI). Moreover, we propose future research outlooks for Hybridosomes® as a potential multifunctional platform for medical imaging and therapy. In a second part, we present the application of Hybridosomes® in the self-construction of the first nanostructured films by an electro-click process. Through several analysis techniques we demonstrate the versatility of such constructed films and their cargo release properties triggered by different stimuli. In a third part, we enlarged the process of self-assembly to another type of nanoparticles: octahedral molybdenum clusters. For the first time, nanocapsules and nanospheres exclusively based on A2[Mo6Li8La6] clusters have been self-assembled. These new types of nanomaterials have been characterized and evaluated regarding their catalytic properties.

Les écrans solaires sont des formulations dont l’application permet de protéger la peau des effets néfastes du rayonnement ultraviolet (UV) et notamment de l’apparition des cancers cutanés. Ces formulations contiennent des filtres UV organiques et/ou inorganiques. Certains filtres UV organiques sont connus pour pénétrer la peau et engendrer des réactions allergiques et photo-allergiques. De plus, certains d’entre eux peuvent engendrer des effets toxiques sur les cellules cutanées vivantes et atteindre la circulation systémique. Les filtres UV inorganiques sont la plupart du temps incorporés dans les écrans solaires sous forme de nanoparticules afin d’améliorer les qualités esthétiques des écrans solaires minéraux. Les nanoparticules utilisées comme filtres UV inorganiques exerceraient des effets toxiques sur les cellules nucléées de la peau. Les nanoparticules et nanocapsules lipidiques sont des particules lipidiques submicroniques intéressantes pour formuler les actifs pharmaceutiques et cosmétiques et notamment les filtres UV. L’objectif de ce travail était de développer des suspensions de nanoparticules lipidiques pour formuler des filtres UV inorganiques et organiques en les maintenant à la surface de la peau tout en augmentant leur efficacité photo-protectrice. Ces travaux ont permis de développer des suspensions de nanoparticules lipidiques encapsulant des filtres UV inorganiques en augmentant leur pouvoir photo-protecteur. Cette étude a également mis en évidence l’intérêt de ces suspensions de nanoparticules lipidiques pour encapsuler un filtre UV organique et limiter sa perméation percutanée tout en augmentant son efficacité filtrante dans le domaine UV / Sunscreens are topical formulations that protect the skin against damages induced by ultraviolet (UV) radiations and notably skin cancers formation. Those formulations contain organic and/or inorganic UV filters. Some organic UV filters are known to penetrate the skin and trigger allergic and photo-allergic cutaneous reactions. Moreover, some of them are responsible for toxic effects on skin nucleated cells and could reach systemic circulation. Nanoparticles of inorganic UV filters are often incorporated into sunscreens to improve their aesthetic qualities. Nanoparticles used as inorganic UV filters could exercise toxic effects on skin nucleated cells. Lipid nanoparticles and nanocapsules are submicronic lipid particles interesting to formulate pharmaceutical and cosmetic active compounds and notably UV filters. The aim of this work was to develop lipid nanoparticles to entrap organic and inorganic UV filters maintaining them at skin surface while increasing their photo-protection efficiency. This study permitted to develop lipid nanoparticle suspensions entrapping inorganic UV filters enhancing their photo-protection efficiency. This work also highlighted the interest of these lipid nanoparticle suspensions to entrap an organic UV filter avoiding its percutaneous permeation while enhancing its photo-protection efficiency

Ces travaux de thèse ont porté sur la formulation de gels muco-adhésifs piégeant des nanocapsules lipidiques (LNCs) de curcumine. L’objectif est d’améliorer la biodisponibilité de la curcumine en la solubilisant au sein des LNCs piégées dans un gel, utilisées pour augmenter l’absorption intestinale. La première étape du travail a permis d’identifier le Transcutol®HP et le Kolliphor®HS15 comme excipients compatibles avec la préparation des LNCs tout en assurant une solubilisation suffisante de la curcumine. Deux formulations de LNCs de curcumine ont été proposées : l’une avec le Transcutol®HP/Labrafac®WL1349/Labrafil® M1944CS et l’autre avec le Captex®8000 en tant que constituants du cœur des particules. La formulation avec le Transcutol®HP a été optimisée pour obtenir des particules de 63nm avec une distribution étroite (PdI=0.17) et un rendement d’encapsulation de 92%. Avec le Captex®8000 des particules de 57nm avec un PdI<0.1 ont été obtenues. En revanche, pour les deux formulations, l’étape de purification constitue une étape critique non résolue. Un gel d’alginate de sodium, de géométrie cylindrique compatible avec une insertion dans des gélules, a également été développé. La capacité des gels à absorber l’eau dans différents milieux biomimétiques a été suivie dans le temps in vitro. Une différence de comportement entre les gels lyophilisés et les gels non lyophilisés a été mise en évidence. Enfin, l’encapsulation de deux fluorochromes dans les LNCs a permis de suivre l’intégrité des LNCs lors de la formulation des gels par la technique de transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET). Les LNCs restent intactes pendant l’étape de gélification et la capacité du gel à piéger les LNCs a été démontrée. / The aim of this phD work was to develop a muco-adhesive gel entrapping curcumin loaded lipid nanocapsules (LNCs). The objective was to improve the bioavailability of curcumin by its solubilization into LNCs entrapped into a gel to increase intestinal absorption. Firstly, Transcutol@HP and Kolliphor@ HS15 were identified as suitable excipients to formulate LNCs With a sufficient solubility of curcumin. Two formulations of curcumin LNCs were M1944CS or Captex@8000, which form the core of particles. The TranscutoPHP formulation was optimized to obtain 63nm particles With a narrow distribution (Pdl=0.17) and 920/0 of encapsulation efficiency. Particles With a mean diameter of 57nm and Pdl<O.1 were obtained With Captex@8000. Nevertheless, for both formulations, purification is still a critical step to solve. A cylindrical sodium alginate gel, suitable for capsule insertion, was developed. The swelling behavior of gels has been studied in vitro in biomimetic media. A difference was revealed between freeze-dried and native gels. Finally, two dyes were encapsulated into LNCS to follow the preservation of particle integrity by Förster Resonance Energy Transfer (FRET) during gel formulation process. LNCs remained intact during the gelation step and gel ability to entrap LNCs was shown.

Une nouvelle plateforme hydrogel uniquement formée par l’association de nanocapsules lipidiques (NCLs) a été développée en s’inspirant de précédents travaux utilisant une gemcitabine modifiée. Afin de limiter la toxicité de l’hydrogel, la gemcitabine a été remplacée par la cytidine, rendue amphiphile par une chaîne aliphatique (Cyt-C16). Placée à l’interface huile/eau des NCLs, la Cyt-C16 permet la formation d’un réseau tridimensionnel de NCLs à l’origine de la gélification. Un plan de mélange a permis d’optimiser les procédés de formulation de 4 tailles de NCLs modèles. Les propriétés viscoélastiques des hydrogels sont modulables. Plus les concentrations en NCLs et Cyt-C16 sont élevées, plus le gel est « rigide », indépendamment de la taille des NCLs qui doit être supérieure à 50 nm pour permettre la gélification. Les hydrogels sont injectables et permettent une libération prolongée de NCLs (de taille mono-disperse), sans toxicité supplémentaire in vitro, du fait de la présence de la Cyt-C16. De plus, uniquement solubilisée dans l’huile,la Cyt-C16 permet d’obtenir un organogel, dont les propriétés viscoélastiques sont renforcées en augmentant sa concentration. L’injection sous-cutanée (SC) in vivo des deux gels est bien tolérée et entraine une réaction inflammatoire locale comparable à celle provoquée par un excipient pharmaceutiquement acceptable. Ces deux formes pourront être utilisées pour libérer de façon prolongée différents actifs. Deux applications précliniques des hydrogels ont été explorées, l’une utilisant la voie SC pour cibler les ganglions lymphatiques, la seconde permettant un traitement local des suites opératoires d’une résection de glioblastome. / An innovative hydrogel platform obtained by the association of lipid nanocapsules (LNCs) was based on the previous work on modified gemcitabine. To limit the inherent toxicity of the hydrogel, gemcitabine was replaced by cytidine, then modified by an aliphatic chain (Cyt-C16). The hydrogel network was allowed by H-bond interactions between cytidine moieties exposed at the oil/water interfaces of LNCs. An experimental plan provided the formulation processes for 4 optimized sizes of model LNCs. The gelation was only possible for LNC sizes higher than 50 nm, and the hydrogel viscoelastic properties are versatile. The hydrogel is more “rigid” when LNC and Cyt-C16 concentrations increase, independently of the LNC size. The hydrogels are injectable and allow a sustained release of LNCs (withmonodisperse size), without additional in vitrocytotoxicity due to Cyt-C16. Moreover, when solubilized in oil, Cyt-C16 alone produced an organogel platform, whose viscoelastic properties are strengthened increasing its concentration. Both types of gels showed a good biocompatibility after an in vivo subcutaneous (SC) injection, with a local inflammatory response similar to that of induced by an approved excipient. These two forms could be used to sustain the release of various drugs, and two preclinical applications of hydrogels have been explored : one using the SC route to target lymph nodes, and the second for local treatment after glioblastoma resection.