Les émulsions - Notes de cours PDF

Faculté de médecine Plan Département de Pharmacie Laboratoire de Pharmacie Galénique  Définition...

Faculté de médecine Plan Département de Pharmacie Laboratoire de Pharmacie Galénique  Définition  Classification  Formes d’instabilité Les émulsions  Emulsifiants  Formulation  Fabrication  Contrôle Pr DJEBBAR Mohamed Année universitaire 2023-2024 1 2 Introduction Introduction Dissolution Dispersion d’un liquide dans un autre liquide: Emulsion Dispersion d’un solide dans un autre liquide: Suspension Préparation monophasique Dispersion d’un gaz dans un liquide: Mousse Dispersion d’un solide ou d’un liquide dans un gaz: Aérosol. Dispersion Préparation biphasique 3 4  I. Définition I. Définition Composition « Les émulsions sont des systèmes dispersés de stabilité limitée ou Une émulsion comprend 3 parties: thermodynamiquement instables formés de deux liquides non  Phase dispersante = phase continue (phase externe). miscibles, l’un étant dispersé sous forme de globules de l’ordre du  Phase dispersée = phase discontinue (phase interne). micron dans l’autre grâce à la présence de tensioactifs.  Interface (formation d’un film) constituée d’un ou plusieurs Les émulsions sont des préparations généralement liquides, agents tensioactifs. destinées à être administrées telles quelles ou à être utilisées comme excipient. » Pharmacopée Française 1987 5 6 I. Définition I. Définition Composition Phase aqueuse = eau distillée ; pouvant véhiculer un certain Exemples d’ingrédients de la phase huileuse nombre de substances hydrophiles. Phase organique (grasse) (lipophile) = huile ; pouvant contenir des substances lipophiles. Emulsionnant(s) = surfactant(s). 7 8  II. Classification II. Classification Tableau 1: Différents types d'émulsion simple Sens de Phase dispersée Phase Symbole l'émulsion dispersante Emulsion Huile Lipophile Hydrophile H/E, L/H, O/W, dans Eau = émulsion de type aqueuse Emulsion Eau Hydrophile Lipophile E/H, H/L, W/O dans huile = émulsion de type huileuse 9 10 II. Classification III. Formes d’instabilité 1. Crémage ou Sédimentation Loi de Stockes: Emulsions multiples:  H/L/H Eau dans Huile dans Eau V= [2 r2 * g * (d1 – d2)] / 9η  L/H/L Huile dans eau dans Huile V : vitesse de sédimentation Elles nécessitent obligatoirement deux ou de crémage r : rayon de globule types de surfactifs. d1 : densité des globules, d2 : densité du liquide g : accélération pesanteur, η : viscosité du liquide 11 12  III. Formes d’instabilité III. Formes d’instabilité 2. Floculation 3. Coalescence Association de plusieurs gouttelettes de la phase dispersée:  Fusion complète de plusieurs globules préalablement floculés: rupture du film inter-facial, formation de gouttelettes plus Formation d’agrégats. grosses.  Liaison des particules les unes aux autres par des forces  Coalescence généralisée séparation, rupture, déphasage. d’attraction mais chacune garde son individualité. 13 14 III. Formes d’instabilité III. Formes d’instabilité 4. Mûrissement d’Ostwald 5. Inversion de phase  Lorsque la solubilité entre les ingrédients des phases dispersées  Brusque changement du sens de l’émulsion: une émulsion L/H et dispersantes n'est pas nulle. devient H/L et inversement.  C’est un flux de matière des petites gouttes vers les grosses  Lorsque le taux de gouttelettes de la phase dispersée excède gouttes, au travers de la phase continue. 75 % (Emulsion très concentrée).  Les plus petites gouttes se vident et disparaissent au profit des plus grosses, et la granulométrie se modifie. 15 16  III. Formes d’instabilité III. Formes d’instabilité Tableau 2: Phénomènes et causes de l'instabilité des émulsions Phénomènes Causes Coalescence Rapprochement des gouttelettes Solubilité de la phase dispersée dans la phase Murissement d'Ostwald dispersante Crémage et Sédimentation Différence de densité entre les phases Floculation Répulsion insuffisante entre les gouttelettes Inversement de phase Température Schéma récapitulatif des différentes formes d’instabilité 17 18 III. Formes d’instabilité IV. Emulsifiants En conclusion, la stabilité d'une émulsion dépend de: Théorie d’émulsification  Tension interfaciale entre les phases dispersée et dispersante faible  Tensioactifs utilisés favorisant la répulsion entre les gouttelettes  Taille des gouttelettes homogène, faible diamètre  Viscosité de la phase dispersante élevée 19 20  IV. Emulsifiants IV. Emulsifiants 1. Théorie d’émulsification 2. Rôle de l’émulsionnant En abaissant la tension interfaciale, les émulsionnants : Diminuent le travail nécessaire à l’augmentation d’interface et favorisent l’émulsification; Augmentent la stabilité de l’émulsion formée par la formation du film interfacial. 21 22 IV. Emulsifiants IV. Emulsifiants 2. Rôle de l’émulsionnant Autres additifs de stabilisation Agent épaississant: En augmentant la viscosité de la phase dispersante, il diminue les phénomènes de sédimentation ou crémage. Electrolytes: Ils diminuent les phénomènes électrostatiques éventuels. Substances tampons pour éviter des variations de pH. 23 24  V. Formulation V. Formulation 1. Méthode fondée sur la notion HLB critique 1. Méthode fondée sur la notion HLB critique 1.1. Définition: HLB critique, HLB optimal ou requis 1.2. Détermination du HLB requis  C’est une caractéristique des phases huileuses. Réaliser une série d’émulsions contenant chacune un mélange  HLB du mélange de surfactifs permettant d’obtenir avec une de surfactifs de HLB différents (hydrophile et lipophile): loi phase huileuse et de l’eau, une émulsification optimale : d’additivité de Griffin  Taille minimale des particules (inférieure à 1 micron) Le HLB du mélange de surfactifs fournissant l’émulsion la  Faible viscosité (émulsion fluide) plus stable est considéré comme le HLB critique de l’huile  Stabilité maximale. utilisée. 25 26 V. Formulation V. Formulation 1. Méthode fondée sur la notion HLB critique 2.Méthode fondée sur l’établissement des diagrammes ternaires Remarque: Réaliser des mélanges avec une huile, de l’eau et un surfactif Les conditions opératoires ainsi que les critères d'appréciations (ou un mélange de surfactifs de HLB donné) en proportions sont précis afin d'obtenir des phénomènes très nets et surtout diverses. reproductibles. Noter les caractères des mélanges obtenus Porter les résultats sur un triangle équilatéral Chaque point de la surface correspond à des proportions bien définies des trois constituants. 27 28  V. Formulation V. Fabrication 2.Méthode fondée sur l’établissement des diagrammes 1. Principe général ternaires Il consiste à :  Introduire le ou les émulsionnants dans l’une ou l’autre phase.  Disperser l’une des phases dans l’autre.  Procéder éventuellement à une homogénéisation. 29 30 V. Fabrication V. Fabrication 2. Etapes de fabrication a) Pesée des constituants b) Mélange des constituants  Mode d’introduction des émulsifiants:  Introduction des émulsionnants dans la phase aqueuse.  Introduction des émulsionnants dans la phase huileuse.  Introduction des émulsionnants dans leur solvant préférentiel. 31 32  V. Fabrication V. Fabrication 2. Etapes de fabrication 2. Etapes de fabrication  Mode d’introduction des émulsionnants:  Mode d’introduction des phases:  Addition aux émulsionnants de façon alternative et par petites  Introduction de la phase dispersée dans la phase dispersante. fractions de la phase huileuse puis de la phase aqueuse.  Introduction de la phase externe dans la phase interne.  Préparation de l’émulsionnant in situ en introduisant, par  Addition aux émulsionnants par portions et alternativement les exemple, un acide gras dans l’huile et une base dans l’eau. deux phases à incorporer. 33 34 V. Fabrication V. Fabrication 2. Etapes de fabrication 2. Etapes de fabrication c) Mise en température des phases et agitation:  Différents types d’agitation Nécessité d’un apport énergétique: mécanique et thermique:  Agitateurs pour mélange radial  Chauffage à la même température (environ 70° à 80° C). - Mouvement au niveau de l'agitateur. - L'agitateur propulse le fluide du centre vers  Agitation mécanique. les parois qui le renvoient vers le centre. 35 36  V. Fabrication V. Fabrication 2. Etapes de fabrication 2. Etapes de fabrication  Différents types d’agitation  Position de l’agitateur  Agitateurs pour mélange axial - Mouvement dans tout le récipient. - Le fluide est aspiré par l'agitateur le long de son axe puis il est envoyé vers le bas. - Ensuite, le fluide remonte le long des parois jusqu'à la partie supérieure du récipient d'où il redescend en étant aspiré vers le centre. 37 38 V. Fabrication V. Fabrication 2. Etapes de fabrication 2. Etapes de fabrication  Vitesse et durée d’agitation  Vitesse et durée d’agitation  Des vitesses assez élevées sont nécessaires pour atteindre la  L'agitation diminue la taille des globules au cours du temps granulométrie désirée. jusqu'à atteindre un équilibre entre rupture et coalescence.  La durée d’agitation a une influence sur la granulométrie de  Une agitation prolongée peut provoquer une déstabilisation l'émulsion et sur la dispersion des deux phases. de l'émulsion (exemple : mûrissement d'Ostwald). 39 40  V. Fabrication VI. Contrôle 2. Etapes de fabrication 1. Examen macroscopique 2.4. Homogénéisation 2.5. Refroidissement - Aspect : Présence d'une ou de deux phases ? existence éventuelle de grumeaux ? - Couleur : Rechercher un éventuel reflet bleuté dû à un effet Tyndall (signe de la présence de globules de très petite taille). - Fluidité : Faible, moyenne ou grande. Broyeur colloïdal Homogénéisateur à filière 41 42 VI. Contrôle VI. Contrôle 2. Détermination du sens Méthode par dilution: Une émulsion L/H se dilue facilement dans l'eau (lavable à l’eau). Méthode des colorants: Sur une lame de verre déposer une goutte d'émulsion, puis ajouter à la surface de l'émulsion une petite goutte de colorant hydrosoluble ou liposoluble: 43 44  VI. Contrôle VI. Contrôle 2. Détermination du sens 2. Détermination du sens Méthode des colorants: Si le colorant diffuse dans l'émulsion, Méthode des colorants: Si le colorant ne diffuse pas dans c'est que la phase continue de l'émulsion est de même nature l'émulsion, c'est-à-dire que la coloration est hétérogène, c'est que la solubilité du colorant. que la phase continue de l'émulsion n'est pas de même nature  Par exemple, avec l'érythrosine, si la coloration est que la solubilité du colorant choisi. homogène, la phase continue de l'émulsion est aqueuse, donc "émulsion L/H". 45 46 VI. Contrôle VI. Contrôle 2. Détermination du sens 3. Analyse granulométrique Mesure de la conductivité électrique: Méthode de référence Microscope muni d’un micromètre oculaire; (Pharmacopée). La conductivité mesurée est celle de la phase Compteur de particules du type Coulter Counter; continue. Granulométrie laser basée sur le principe de la diffraction de La conductivité d’une phase hydrophile (donc d’une émulsion la lumière (la plus pratiquée) H/E) est de l’ordre de 1mS alors que celle d’une phase lipophile NB/ (émulsion E/H) est quasi nulle (