Les opérations pharmaceutiques 1) La pulvérisation des solides

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1 Les opérations pharmaceutiques 1) La pulvérisation des solides PACES UE8B/8D - Pharmacie / Odontologie : Médicaments et autres produits de santé Élodie LOHOU Maître de conférences en Pharmacie Galénique Le 15 mars 2017 Université de Picardie Jules Verne - Amiens 1

2 Plan du cours Généralités sur les opérations pharmaceutiques Intérêt de la pulvérisation des solides en pharmacie galénique Opérations préliminaires Différentes techniques de pulvérisation Différents appareils de pulvérisation Tamisage ou criblage Analyse granulométrique des poudres 2

3 Définition Généralités sur les opérations pharmaceutiques Substances actives + Opérations Excipients pharmaceutiques Forme galénique Opérations pharmaceutiques = Opérations techniques, artisanales ou industrielles, réalisées dans le cadre de la fabrication d un médicament Pulvérisation des solides Granulation Opérations de mélange Compression Filtration Stérilisation Dessiccation... 3

4 Objectifs Généralités sur les opérations pharmaceutiques Opérations pharmaceutiques Transformation des matières premières Mise en forme galénique Substance active (SA) et excipients Procédé de fabrication d un médicament = Succession d opérations pharmaceutiques et de conditionnement réalisées selon les bonnes pratiques de fabrication (BPF) 4

5 Intérêt de la pulvérisation des solides en pharmacie galénique Pulvérisation des solides = Opération mécanique conduisant à la fragmentation d un solide en poudre cad en particules de tailles réduites = Broyage ou division d un solide en poudre 5

6 Intérêt de la pulvérisation des solides en pharmacie galénique Opérations associées en pharmacie galénique Pulvérisation / Tamisage des solides Transformation des matières premières Mélange de poudres Dissolution Dispersion Mise en forme galénique Compression Remplissage Comprimés Gélules Solutions Suspensions 6

7 Intérêt de la pulvérisation des solides en pharmacie galénique Objectifs de l opération de pulvérisation / tamisage Favoriser l obtention de mélanges homogènes et stables de poudres Accélérer la dissolution des particules dans un véhicule liquide, une base semi-solide ou en milieu physiologique Favoriser la mise en suspension des particules dans un véhicule liquide ou une base semi-solide Augmenter le pouvoir adsorbant des poudres Faciliter les opérations spécifiques de compression (= fabrication des comprimés) et de remplissage des gélules Accélérer le délitement des comprimés 7

8 Opérations préliminaires Mondation = Opération permettant de débarrasser un solide de toutes ses parties inutiles Elle concerne surtout les substances d origine végétale. Division grossière = Opération permettant de réduire la taille des solides trop volumineux pour être engagés en l état dans l opération de pulvérisation Dessication = Séchage = Opération permettant d éliminer par vaporisation l eau contenue dans un solide et facilitant ainsi sa pulvérisation ultérieure 8

9 Différentes techniques de pulvérisation Classification en fonction de la nature du solide à pulvériser Pulvérisation des solides cassants très durs Compression Percussion Compression P v Percussion v Paroi fixe Paroi fixe Particule immobile 9

10 Différentes techniques de pulvérisation Pulvérisation des solides cassants friables Abrasion Cisaillement Pulvérisation des solides élastiques (= mous) Arrachement Abrasion Cisaillement Arrachement F F F Paroi fixe Paroi fixe Paroi fixe 10

11 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils de laboratoire Pulvérisation de petites quantités de solides o Mortiers / Pilons = Appareils de pulvérisation les plus utilisés à l officine (symbole des préparateurs en pharmacie) o Porphyres / Pilons Pilon Mortier Porphyre Source : 11

12 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils de laboratoire o Broyeurs à hélices ou à couteaux Technique de pulvérisation : o Tamis et cribles Technique de pulvérisation : o Moulins Technique de pulvérisation : 12

13 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels Pulvérisation de grandes quantités de solides o Broyeurs à écrasement Broyeurs à meules Meule Substance à pulvériser Poudre Paroi fixe Broyeur à meule verticale 13

14 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels o Broyeurs à écrasement Broyeurs à cylindres Broyeur à cylindres lisses Broyeur à cylindres cannelés Rotation + rapide d un des cylindres : compression + abrasion / arrachement Source : Pharmacie galénique - Bonnes pratiques de fabrication des médicaments, A. Le Hir et al., Elsevier Masson (10 e édition),

15 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels o Broyeurs à écrasement Broyeurs à cylindres Substance à pulvériser Poudre Broyeur tricylindre 15

16 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels o Broyeurs à percussion Broyeurs à dents ou à pointes Trémie Plaque fixe Substance à pulvériser Plaque tournante Poudre Crible Broyeur à pointes 16

17 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels o Broyeurs à percussion Broyeurs à marteaux Broyeur à marteaux Chicanes Marteaux Crible Source : Pharmacie galénique - Bonnes pratiques de fabrication des médicaments, A. Le Hir et al., Elsevier Masson (10 e édition), Les broyeurs à pointes et à marteaux peuvent fonctionner en continu et sont très utilisés dans l industrie pharmaceutique. 17

18 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels o Broyeurs à percussion Broyeurs à boulets ou à galets Broyeur à boulets Broyeur planétaire à boulets Jarre (métal ou porcelaine) Boulets (métal ou porcelaine) Source : Pharmacie galénique - Bonnes pratiques de fabrication des médicaments, A. Le Hir et al., Elsevier Masson (10 e édition), Axe de rotation extérieur 18

19 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels o Broyeurs à percussion Broyeurs à boulets ou à galets Avantages Inconvénients 19

20 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels o Broyeurs à percussion Microniseurs à air comprimé = Broyeurs à jet Microniseur à air comprimé Entraînement des particules les + fines vers la sortie Retombée des particules trop grossières 20

21 Différents appareils de pulvérisation Classification et description Appareils industriels o Broyeurs à percussion Microniseurs à air comprimé Avantages Broyeurs très efficaces Pas d échauffement des poudres Inconvénients Appareils très encombrants et onéreux Consommation très importante d air comprimé Les broyeurs à jets sont très utilisés dans l industrie pharmaceutique. 21

22 Différents appareils de pulvérisation Facteurs influençant le choix d un appareil de pulvérisation Propriétés de la substance à pulvériser o Dureté, friabilité, élasticité o Taux d humidité o Thermosensibilité Granulométrie initiale et souhaitée des particules Forme souhaitée des particules 22

23 Différents appareils de pulvérisation Facteurs influençant le choix d un appareil de pulvérisation Quantité de substance à pulvériser Prise en compte du fonctionnement continu ou discontinu des appareils pour un rendement optimal Gestion des risques liés à la pulvérisation Bruit Intoxication par dissémination des poudres Contamination croisée = contamination entre composants de médicaments différents 23

24 Tamisage ou criblage Poudre hétérogène Tamisage ou criblage Poudre homogène de granulométrie déterminée 24

25 Tamisage ou criblage Description du matériel utilisé Tamis = Récipients le + souvent couverts ( dissémination des poudres dans l atmosphère) et de formes variées, possédant 2 compartiments séparés par une surface tissée de fils métalliques dessinant des ouvertures carrées régulières (= mailles) Surface tamisante Cribles = Plaques métalliques percées de trous circulaires Maille carrée 25

26 Tamisage ou criblage Rôles Tamisage de sécurité = Elimination des substances étrangères introduites accidentellement Tamisage de sélection = Elimination des particules de taille supérieure à celle des mailles du tamis Tamisage de démottage = Division des amas de poudre (= "mottes") susceptibles d apparaître lors du stockage 26

27 Analyse granulométrique des poudres Caractérisation des poudres Granulométrie et distribution granulométrique Expression de la finesse et de l homogénéité d une poudre Evaluation au cours d un tamisage de contrôle 27

28 Analyse granulométrique des poudres Caractérisation des poudres Forme des particules Poudres amorphes ou cristallisées, composées de particules de formes variées (sphériques, cubiques, allongées, irrégulières ) Poudre amorphe Poudre cristallisée 28

29 Analyse granulométrique des poudres Méthodes d analyse Tamisage de contrôle o Procédé Dépôt de la poudre sur une colonne composée de plusieurs tamis de dimensions de mailles décroissantes de haut en bas Agitation mécanique de la colonne de tamis et répartition des particules selon leur granulométrie Pesée de chaque fraction retenue sur les différents tamis Etablissement d une courbe de distribution granulométrique Nécessité d opérer dans des conditions rigoureuses et reproductibles 29

30 Analyse granulométrique des poudres Surface spécifique (S spé ) = surface totale des particules individuelles par unité de masse (m 2 /g) o Expression de la granulométrie des poudres Méthodes d analyse Tamisage de contrôle % de rétention (m/m) Poudre homogène (= monodisperse) Diamètre moyen ρ = masse volumique de la poudre d moyen = diamètre moyen des particules assimilées à des sphères Courbe de distribution granulométrique Numéro de tamis (µm) 30

31 Analyse granulométrique des poudres Méthodes d analyse Tamisage de contrôle o Qualification des poudres selon la Pharmacopée européenne Qualificatif % de rétention < 5% par le tamis n % de passage < 40% par le tamis n Poudres grossières Poudres modérément fines Poudres fines Poudres très fines Poudres extrafines Poudres microfines Examen au microscope 31

32 Analyse granulométrique des poudres Méthodes d analyse Examen au microscope Mesure de la granulométrie des particules à l aide d une échelle micrométrique selon 4 procédés possibles : (a) mesure de la + grande dimension, (b) de la surface (= surface de la particule sphérique équivalente), (c) d une corde pré-définie, ou (d) du diamètre projeté de la particule 32

33 Analyse granulométrique des poudres Méthodes d analyse Comptage par diffusion dynamique de la lumière (DLS = "Dynamic Light Scattering") 33

34 Analyse granulométrique des poudres Méthodes d analyse Comptage par diffusion dynamique de la lumière (DLS = "Dynamic Light Scattering") Suivi de la diffraction de lumière Courbe de distribution granulométrique Source : 34