Les émulsions: Cours PDF

Faculté de médecine Département de Pharmacie Laboratoire de Pharmacie Galénique Les émulsions Pr DJEBBAR Mohamed Année universitaire 2023-2024 1  Plan  Définition  Class...

Faculté de médecine Département de Pharmacie Laboratoire de Pharmacie Galénique Les émulsions Pr DJEBBAR Mohamed Année universitaire 2023-2024 1  Plan  Définition  Classification  Formes d’instabilité  Emulsifiants  Formulation  Fabrication  Contrôle 2  Introduction Dissolution Préparation monophasique Dispersion Préparation biphasique 3  Introduction Dispersion d’un liquide dans un autre liquide: Emulsion Dispersion d’un solide dans un autre liquide: Suspension Dispersion d’un gaz dans un liquide: Mousse Dispersion d’un solide ou d’un liquide dans un gaz: Aérosol. 4  I. Définition « Les émulsions sont des systèmes dispersés de stabilité limitée ou thermodynamiquement instables formés de deux liquides non miscibles, l’un étant dispersé sous forme de globules de l’ordre du micron dans l’autre grâce à la présence de tensioactifs. Les émulsions sont des préparations généralement liquides, destinées à être administrées telles quelles ou à être utilisées comme excipient. » Pharmacopée Française 1987 5  I. Définition Composition Une émulsion comprend 3 parties:  Phase dispersante = phase continue (phase externe).  Phase dispersée = phase discontinue (phase interne).  Interface (formation d’un film) constituée d’un ou plusieurs agents tensioactifs. 6  I. Définition Composition Phase aqueuse = eau distillée ; pouvant véhiculer un certain nombre de substances hydrophiles. Phase organique (grasse) (lipophile) = huile ; pouvant contenir des substances lipophiles. Emulsionnant(s) = surfactant(s). 7  I. Définition Exemples d’ingrédients de la phase huileuse 8  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 II. Classification 10  II. Classification Emulsions multiples:  H/L/H Eau dans Huile dans Eau  L/H/L Huile dans eau dans Huile Elles nécessitent obligatoirement deux types de surfactifs. 11  III. Formes d’instabilité 1. Crémage ou Sédimentation Loi de Stockes: V= [2 r2 * g * (d1 – d2)] / 9η V : vitesse de sédimentation ou de crémage r : rayon de globule d1 : densité des globules, d2 : densité du liquide g : accélération pesanteur, η : viscosité du liquide 12  III. Formes d’instabilité 2. Floculation Association de plusieurs gouttelettes de la phase dispersée: Formation d’agrégats.  Liaison des particules les unes aux autres par des forces d’attraction mais chacune garde son individualité. 13  III. Formes d’instabilité 3. Coalescence  Fusion complète de plusieurs globules préalablement floculés: rupture du film inter-facial, formation de gouttelettes plus grosses.  Coalescence généralisée séparation, rupture, déphasage. 14  III. Formes d’instabilité 4. Mûrissement d’Ostwald  Lorsque la solubilité entre les ingrédients des phases dispersées et dispersantes n'est pas nulle.  C’est un flux de matière des petites gouttes vers les grosses gouttes, au travers de la phase continue.  Les plus petites gouttes se vident et disparaissent au profit des plus grosses, et la granulométrie se modifie. 15  III. Formes d’instabilité 5. Inversion de phase  Brusque changement du sens de l’émulsion: une émulsion L/H devient H/L et inversement.  Lorsque le taux de gouttelettes de la phase dispersée excède 75 % (Emulsion très concentrée). 16  III. Formes d’instabilité Schéma récapitulatif des différentes formes d’instabilité 17  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 18  III. Formes d’instabilité En conclusion, la stabilité d'une émulsion dépend de:  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  IV. Emulsifiants Théorie d’émulsification 20  IV. Emulsifiants 1. Théorie d’émulsification 21  IV. Emulsifiants 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. 22  IV. Emulsifiants 2. Rôle de l’émulsionnant 23  IV. Emulsifiants 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. 24  V. Formulation 1. Méthode fondée sur la notion HLB critique 1.1. Définition: HLB critique, HLB optimal ou requis  C’est une caractéristique des phases huileuses.  HLB du mélange de surfactifs permettant d’obtenir avec une phase huileuse et de l’eau, une émulsification optimale :  Taille minimale des particules (inférieure à 1 micron)  Faible viscosité (émulsion fluide)  Stabilité maximale. 25  V. Formulation 1. Méthode fondée sur la notion HLB critique 1.2. Détermination du HLB requis Réaliser une série d’émulsions contenant chacune un mélange de surfactifs de HLB différents (hydrophile et lipophile): loi d’additivité de Griffin Le HLB du mélange de surfactifs fournissant l’émulsion la plus stable est considéré comme le HLB critique de l’huile utilisée. 26  V. Formulation 1. Méthode fondée sur la notion HLB critique Remarque: Les conditions opératoires ainsi que les critères d'appréciations sont précis afin d'obtenir des phénomènes très nets et surtout reproductibles. 27  V. Formulation 2.Méthode fondée sur l’établissement des diagrammes ternaires Réaliser des mélanges avec une huile, de l’eau et un surfactif (ou un mélange de surfactifs de HLB donné) en proportions diverses. 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. 28  V. Formulation 2.Méthode fondée sur l’établissement des diagrammes ternaires 29  V. Fabrication 1. Principe général 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. 30 V. Fabrication 31  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. 32  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication  Mode d’introduction des émulsionnants:  Addition aux émulsionnants de façon alternative et par petites fractions de la phase huileuse puis de la phase aqueuse.  Préparation de l’émulsionnant in situ en introduisant, par exemple, un acide gras dans l’huile et une base dans l’eau. 33  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication  Mode d’introduction des phases:  Introduction de la phase dispersée dans la phase dispersante.  Introduction de la phase externe dans la phase interne.  Addition aux émulsionnants par portions et alternativement les deux phases à incorporer. 34  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication c) Mise en température des phases et agitation: Nécessité d’un apport énergétique: mécanique et thermique:  Chauffage à la même température (environ 70° à 80° C).  Agitation mécanique. 35  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication  Différents types d’agitation  Agitateurs pour mélange radial - Mouvement au niveau de l'agitateur. - L'agitateur propulse le fluide du centre vers les parois qui le renvoient vers le centre. 36  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication  Différents types d’agitation  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  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication  Position de l’agitateur 38  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication  Vitesse et durée d’agitation  Des vitesses assez élevées sont nécessaires pour atteindre la granulométrie désirée.  La durée d’agitation a une influence sur la granulométrie de l'émulsion et sur la dispersion des deux phases. 39  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication  Vitesse et durée d’agitation  L'agitation diminue la taille des globules au cours du temps jusqu'à atteindre un équilibre entre rupture et coalescence.  Une agitation prolongée peut provoquer une déstabilisation de l'émulsion (exemple : mûrissement d'Ostwald). 40  V. Fabrication 2. Etapes de fabrication 2.4. Homogénéisation 2.5. Refroidissement Broyeur colloïdal Homogénéisateur à filière 41  VI. Contrôle 1. Examen macroscopique - 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. 42 VI. Contrôle 43  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: 44  VI. Contrôle 2. Détermination du sens Méthode des colorants: Si le colorant diffuse dans l'émulsion, c'est que la phase continue de l'émulsion est de même nature que la solubilité du colorant.  Par exemple, avec l'érythrosine, si la coloration est homogène, la phase continue de l'émulsion est aqueuse, donc "émulsion L/H". 45  VI. Contrôle 2. Détermination du sens Méthode des colorants: Si le colorant ne diffuse pas dans l'émulsion, c'est-à-dire que la coloration est hétérogène, c'est que la phase continue de l'émulsion n'est pas de même nature que la solubilité du colorant choisi. 46  VI. Contrôle 2. Détermination du sens Mesure de la conductivité électrique: Méthode de référence (Pharmacopée). La conductivité mesurée est celle de la phase continue. La conductivité d’une phase hydrophile (donc d’une émulsion H/E) est de l’ordre de 1mS alors que celle d’une phase lipophile (émulsion E/H) est quasi nulle (