Elaboration d’un biosorbant naturel pour l’élimination des résidus de médicament en milieux aqueux Mémoire de Master PDF

‫الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية‬ République Algérienne Démocratique et Populaire ‫وزارة التعليم العالي والبحث العلمي‬ Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique - ‫ تيبازة‬- ‫المر...

‫الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية‬ République Algérienne Démocratique et Populaire ‫وزارة التعليم العالي والبحث العلمي‬ Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique - ‫ تيبازة‬- ‫المركز الجامعي مرسلي عبد هللا‬ Centre Universitaire Morsli Abdallah, Tipaza Institut des Sciences et la Nature Département de Génie des Procédés Mémoire de Master Filière : Science et Technologie Spécialité : Génie des procédés pharmaceutique Elaboration d’un biosorbant naturel pour l’élimination des résidus de médicament en milieux aqueux Présentée par : HOCINE Nesrine Soutenue le : 30/06/2024 Devant le jury composé de : Dr. ATTI Sabrina MAA CUT Présidente Dr. BENSSLEM Ahmed MCB CUT Examinateur Dr. CHIKHI Sara IR CRAPC Encadreur Dr. NEDJARI Nabila MCB CUT Co-encadreur Année universitaire : 2023-2024  Remerciements Nos remercîments vont d’abord à «‫ »هللا‬le tout puissant, qui nous a dotées d’intelligence, de volonté, de patience, de capacité et de force et nous a maintenues en Bonne santé pour bien mener nos années d’études et réaliser ce travail. Un remerciement exceptionnel à notre encadrant Mme Sara Chikhi, d’avoir accepté de diriger notre mémoire et de nous avoir proposé ce thème de fin d’études. Nos sincères remerciements pour ses précieux conseils, son orientation et sa disponibilité afin de réaliser ce modeste travail.et remerciement co-encadrant Mme Nedjari Nabila. Notre gratitude s’adresse aux membres du jury et les autres professeurs de notre Université, pour tout ce qu’ils ont pu nous apprendre durant notre cursus universitaire. Nous adressons, aussi, nos remerciements à tous les membres du centre de recherche CRAPC pour leur gentillesse, leur aide, leurs conseils et leur encouragement, qui ont permis la réalisation de ce travail dans une ambiance agréable, bonne humeur et esprit d’équipe. Et pour finir, nous remercions toute personne ayant contribué de près ou de loin à L’élaboration de ce travail de fin d’études.  Dédicace Je dédie ce travail : A mes chers parents... Merci pour les valeurs nobles, l’éducation, l’orientation et le soutien permanent venu de vous. Vous êtes mes modèles de vie pour toujours...Mon profond respect à vous. A mes grands-parents maternels...mon grand –parents paternel pour leurs prières pour moi A « B », une personne qui m’est très chère et qui me soutient dans tout ce que j’entreprends. A mes amies SANA ET LAMISE ET KHADIJA pour m’aider. Nesrine Résumé Résumé L'objectif principal de ce travail est d’éliminer les polluants pharmaceutiq ues (métronidazole et mémantine) en milieu liquide. Nous avons préparé un agent photocatalyse à base de Zn-Fer par co-précipitation, puis on a procédé à l'encapsulation dans l'alginate de sodium pour obtenir une nouvelle génération de photocatalyseurs. Les résultats photocatalytiques des molécules utilisées montrent que l'efficacité d'élimination du MET est estimée à 92,97 %, et 46% pour la mémantine après 150 min, sous le rayonnement solaire et sans agitation. Mot clé : HDL, alginate, encapsulation, adsorption, photocatalyse, lumière du soleil. Résumé Abstract : The main objective of this work is to eliminate pharmaceutical pollutants (metronidazole and memantine) in liquid media. We prepared a photocatalysis agent based on Zn-Iron by co- precipitation, then carried out encapsulation in sodium alginate to obtain a new generation of photocatalysts. The photocatalytic results of the molecules used show that the elimina tio n efficiency of MET is estimated at 92,97%, and 46% for memantine after 150 min, under solar radiation and without agitation. Key words : HDL, alginate, encapsulation, adsorption, photocatalysis, sunlight. ‫‪Résumé‬‬ ‫ملخص‬ ‫الهدف الرئ يسي من هذا العمل هو إزالة الملوثات الدوائية (ميترونيدازول وميمونتين) في الوسط‬ ‫السائل‪.‬قمنا بإعداد عامل تحفيز ضوئي يعتمد على الحديد والزنك عن طريق الترسيب المشترك‪ ،‬ثم‬ ‫قمنا بتغليفه في الجينات الصوديوم للحصول على جيل جديد من المحفزات الضوئية أظهرت نتائج‬ ‫التحف يز الضوئي للجزيئات المستخدمة أن كفاءة إزالة ‪ MET‬تقدر ب ‪ 92,97%‬و‪ 46%‬للميمونتين بعد‬ ‫‪ 150‬دقيقة‪ ،‬تحت اإلشعاع الشمسي وبدون تقليب‪.‬‬ ‫الكلمات المفتاحية‪ :‬الجينات‪ ،‬التغليف‪ ،‬االمتزاز‪ ،‬التحفيز الضوئي‪ ،‬ضوء الشمس‪.HDL،‬‬  TABLE DE MATIERE Désignation N° pages Dédicaces ………………………………………………………………. Remerciements ………………………………………………………..... Résumé………………………………………………………………….. Table de matière…………………………………………………………. Introduction……………………………………………………………… 1-2 CHAPITRE 1 : I. L’industrie de production des pharmaceutiques………………… 4 I.1. Les médicaments à usage humain : ………………………… 4 I.2. Caractères physico-chimiques des médicaments : …………. 7 I.3. L’impact des médicaments sur l’environnement …………… 7 I.4. Classes thérapeutiques………………………………………. 9 II. Antibiotiques …………………………………………………... 10 II.1. Historique ……………………………………………….… 10 II.2. Définition ………………………………………………….. 10 II.3. Origine des antibiotiques ………………………………….. 10 II.4. Mode d’action……………………………………………… 10 II.5. La résistance des bactéries ………………………………… 11 III. Alzheimer ……………………………………………………… 12 IV. Méthode de l'élimination et traitement dans l'environnement 12 V. L’ADSORPTION ………………………………………………. 13 V.1. Définition de l'adsorption…………………………………… 13 V.2. Adsorbants………………………………………………….. 13 V.3.Types d’adsorption…………………………………………… 14 V.4. Description du mécanisme d'adsorption……………………... 15 V.5. Facteurs influençant le phénomène d’adsorption …………… 15 VI. Photocalyse………………………………………………………. 17 VI.1. Rôle du catalyseur …………………………………………... 17 VI.2. Les hydroxyde double lamellaire HDL………………………. 17 VI.3. Mode d’action photocalyse ………………………………….. 17 VI.4. Avantages de la photocatalyse ………………………………. 19 VI.5. Facteurs influençant la photocatalyse ……………………….. 20  VI.6. Application de la photocatalyse hétérogène………………….. 20 VI.7. Combinaison adsorption photocatalyse………………………. 20 VII Encapsulation ……………………………………………………. 21 VII.1. Histoire de l’encapsulation …………………………………. 21 VII.2. Définition l’Encapsulation…………………………………... 22 VII.3. Les différents types de procédés ……………………………. 22 VII.4. Le Rôle de l'encapsulation…………………………………… 25 VII.5. Avantage de l’encapsulation………………………………… 25 VIII. Les alginates……………………………………………………. 26 VIII.1. Composition chimique d’alginate…………………………... 27 VIII.2. Mécanisme de gélification………………………………….. 27 VIII.3. Grandeurs caractéristiques de l'alginate ……………………. 28 VIII.4. Développement des alginates………………………………... 30 VIII.5. Alginate comme système d’encapsulation des principes actifs 30 IX. Encapsulation d’alginate………………………………………….. 31 IX.1. Méthodes d’encapsulation et de préparation des Billes ………. 32 IX.2. Applications dans le traitement des eaux……………………… 32 X. Hydroxydes doubles Lamellaires HDL…………………………….. 33 X.1. Généralités……………………………………………………… 33 X.2. Structure des Hydroxydes doubles Lamellaires ……………….. 33 X.3. Propriétés des HDLs……………………………………………. 35 X.4. Synthèse des HDLs……………………………………………... 36 X.5. Techniques de préparation de billes d'HDI/alginate……………. 37 X.6. Applications des HDL……………………………………….….. 40 CHAPITRE 2 I. Procédure de préparation de l’hydroxyde double lamellaire HDL.….. 43 II. Matériels et méthodes…………………………………………….…. 43 II.1. Synthèse des HDL (Zn-Fe) ……………………………………... 43 II.2Encapsulation du ZnFe-HDLc dans les billes d’alginate de sodium 46 III. Méthodes et techniques de caractérisation des matériaux …….…… 47 III.1. Taux d’humidité ……………………………………………….. 47 III.2. Mesure de la densité ………………………………….………… 47 III.3. Point de charge nulle PHpzc …………………………………… 48  III.4. Diffractométrie de rayons X (DRX) ……………………..……… 48 III.5. Analyse morphologique ………………………………….……... 48 III.6. Spectroscopie Infrarouge par transformée de Fourier (ATR)…… 49 III.7. L'analyse thermogravimétrique (ATG) …………………………. 49 IV. Dégradation molécules pharmaceutique …………………………….. 50 IV.1. Métronidazole …………………………………………………… 50 IV.2. Mémantine :……………………………………………………… 52 IV.3. Application photolyse …………………………………………… 54 IV.4. Application L’adsorption ………………………………………... 55 IV.5. Application de photocatalytique ………………………………… 55 IV.6. Effet de concentration MET …………………………………….. 56 CHAPITRE 3 I. Caractérisation des Matériaux…………………………………………. 58 I.1 Caractérisation des HDL…………………………………………… 58 I.2. Caractérisation des HDL encapsulés dans des billes d’alginate de 65 sodium : …………………………………………………………………. II. Dégradation métronidazole …………………………………………... 71 II.1. Photocatalyse métronidazole……………………………………… 71 II.2. Adsorption métronidazole ………………………………………... 72 II.3. Photocatalyse Métronidazole……………………………………... 72 II.4. Effet de la concentration initiale de MNZ ………………………… 75 III. Elimination mémantine ………………….…………………………. 76 III.1. Photolyse MEM…………………………………………………. 76 III.2. Adsorption MEM………………….…………………………….. 77 III.3. Photocatalyse MEM :………………..…………………………… 77 Conclusion :…………………………………………………………….. 80-81 Annexes ……………………………..………………………... 83-84 Références bibliographie…………..………………………….. 86-100  Liste de figures : Chapitre 1 : Figure I.1 : mode d’action des antibiotiques Figure I.2 : Origine de la résistance des bactéries aux antibiotiques, toutes souches bactériennes confondues Figure I.3 : Mécanisme du transport d'un adsorbat au sein d'un grain du solid 1-diffus io n externe; 2-diffusion interne (dans les pores); 3-migration en surface. Figure I.4 : Principe de la photocatalyse hétérogène Figure I.5 : Schéma de principe de l’encapsulation des particules solide Figure I.6 : Représentation schématique de la répartition de l’utilisation de l’encapsula tio n dans les différents domaines d’application Figure I.7 : Méthode de préparation Figure I.8 : Les différents procédés d’encapsulation Figure I.9 : Structure moléculaire de l’alginate avec la séquence GGMM Figure I.10 : Représentation schématique de la formation d'egg-box. a) site de liaison des ions Ca dans les monomères guluroniques (G). b) formation des « egg-boxes au niveau des monomères guluroniques (G) en présence des ions calcium (Ca2+) Figure I.11 : Représentation de la Structure des HDL Figure I.12 : Schéma des méthodes de synthèse usuelles des HDL Figure I. 13 : Procédé d'encapsulation des matériaux solides par les techniques d'extrusion et d'émulsification Chapitre 2 : Figure II.1 : Schéma présentatif pour la préparation des HDL Figure II. 2 : Les différentes étapes de préparation des solides M^(2+)et M^(3+ ) Figure II.3 : Lavage 4 fois de produite obtenu Figure II.4 : filtration Figure II.5 : Avent et après séchage Figure II.6 : Broyage Figure II.7 : La technique de former des bille d’algina de soduim Figure II.9 : Bille Alginate/HDLc Figure II. 10 : Structure chimique de la métronidazole Figure II.11 : Spectre d’adsorption Figure II. 12 : Courbe d’étalonnage Figure II. 13 : Structure chimique de la mémantine Figure II.14 : Médicament Alzhantine Mémantine chlorhydrate 1mg/0,5 ml. Figure II.15 : Spectre d’adsorption Mémantine Figure II.16 : Courbe d’étalonnage Mémantine λ_max=255nm Figure II.17 : Photographie montrant la photolyse MEM et MNZ Figure II.18 : photographie montrant les prélèvements d’adsorption MEM et MNZ Figure II.19 : photographie montrant la photocatalyse MEM et MNZ CHAPITRE 3 : Figure III.1 : Spectre FT-IR de HDL Zn-Fe synthétisée par une méthode de co-précipitation Figure III.2 : Diagramme de diffraction des rayons X (DRX) de Zn – Fe LDH. Figure III. 3 : Courbes de l’analyse thermique (ATG) des solides HDLc Figure III 4 : microscope électronique à balayage HDLc ZnFe (A) 50µm et (B) 10 µm Figure III.5 : Photographie montrant expérimental illustrant effet de PH sur HDLc Figure III.6 : Diagramme de pourbaix Zn-Fe Figure III.7 : PHpzc ZnFe HDLc Figure III. 8 : Band gap Énergies des tracés de ZnFe HDLc direct et indirect Figure III. 9 : Band gap Énergies des tracés de ZnFe HDLc calcine direct et indirect Figure III.10 : spectre FT-IR de l’alginate et alginate /HDLc calcémie Figure III.11 : image par microscope optique des billes, A : billes ALG, B : billes composites ALG/HDLc Figure III.12 : image par microscope optique des billes ALG/HDLc Figure III.13 : microscope électronique à balayage A) ALG/HDLc B) ALG Figure III.14 : microscope électronique à balayage ALG/HDLc Figure III.15 : Courbe thermogravimétrie (ATG) pour billes ALG. Figure III.16 : Photographie montrant expérimental illustrant effet de PH sur ALG et ALG/HDLc Figure III.17 : PHpzc (A) d’alginate de sodium (B) ALG/HDLc Figure III.18 : Band gap Énergies des tracés de ALG direct et indirect Figure III.19 : Band gap Énergies des tracés de ALG/HDLc direct et indirect Figure III.20 : Dégradation du MTZ en photolyse (photon Soleil) Figure III. 21 : Adsorption MNZ par ALG, HDLc, ALG/HDLc Figure III.22 : Photocatalyse de MNZ par ALG/HDLc, HDLc Figure III.23 : effet de concentration de MNZ sur la photocatalyse du ALG/HDLc Figure III.24 : Dégradation du MEM en photolyse (photon Soleil) Figure III.25 : Adsorption MEM par ALG, HDLc, ALG/HDLc Figure III.26 : Photocatalyse de MEM par ALG/HDLc, HDLc  Liste des tableaux : Tableau I.1 : Évolution de la répartition des achats de médicaments par les pharmacies dans le monde entre décembre 2005 et 2006 Tableau I.2 : Répartition des achats de médicaments par les pharmacies dans le monde en 2006 en millions de $ selon les indications Tableau I.3 : Principaux coefficients impliqués dans le devenir des résidus. Tableau I.4 : Quelques classes thérapeutiques de médicaments Tableau I.5 : Comparaison entre l’adsorption physique et l'adsorption chimique Tableau I.6 : les techniques des différents procédés de la micro-encapsulation Tableau II.1 : Caractéristiques physico-chimiques du Métronidazole. Tableau III.1 : Résultats de densité et taux d’humidité des matériaux préparés Tableau III.2 : Comparaison de la dégradation de l’antibiotique MNZ à l’aide d’autres méthodes  Abréviation : ATR FTIR : Pectroscopie infrarouge à transformée de Fourier ATG : thermogravimétrique MEB : microscope électronique à balayage PHPZC : point de charge nulle MEM : mémantine MNZ : métronidazole DRX : Diagramme de diffraction des rayons X PH : potentiel hydrogène D : Densité X (%) : Taux humidité UV : Ultraviolet E (%) : d'efficacité (%) ALG : Alginat HDL : hydroxyde double lamellaire HDLc : hydroxyde double lamellaire calcine ALG/HDLc : HDLc encapsuler par alginate Introduction Générale Introduction Générale Introduction générale Aujourd’hui, les ressources en eau sont constamment menacées par la pollution due aux activités urbaines, industrielles et agricoles. Parmi les nombreux polluants qui ont été détectés dans les eaux naturelles et les eaux souterraines, on cite les produits pharmaceutiques qui sont consommés et utilisés quotidiennement. Leur présence dans les milieux aquatiques constitue un risque majeur pour la santé, l’hygiène, l’écosystème et l’environnement. À l'heure actuelle, environ 3 000 ingrédients pharmaceutiques différents sont utilisés , notamment des antibiotiques, des régulateurs lipidiques, des antidépresseurs et bien d'autres, pour la consommation humaine. Les ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA) sont distribués dans les eaux usées, non seulement par les excrétions humaines et animales, mais également par le rejet des médicaments non utilisés et les rejets des sites de production. Ils finissent dans les eaux de surface principalement par le rejet de produits traités et, dans certains cas, non traités. Avec l’augmentation du vieillissement de la population mondiale, la maladie d’Alzheimer et d’autres démences sont devenues un problème de santé publique en croissance rapide, avec environ 50 millions de personnes vivant actuellement avec une démence. La prévalence de la maladie d’Alzheimer est d’environ 0,6 % à l’âge de 60 ans mais elle double tous les cinq ans, soit environ 40 % à l’âge de 90 ans. Et aussi Le taux le plus élevé d’utilisation d’antibiotiques a été observé chez les patients atteints d’une forme grave ou critique de la COVID-19, la moyenne mondiale s’établissant à 81 %. Dans les cas bénins ou modérés, ce taux était très différent selon les Régions, le plus élevé ayant été enregistré dans la Région africaine (79 %). L’augmentation de la consommation de ces médicaments à un impact sur faune et flore et sur l’homme, Malgré les effets dangereux des médicaments, l'homme en ont besoin beaucoup. Plusieurs procédés physiques, chimiques et biologiques ont été développés pour éliminer ou détruire ces polluants, parmi ces procédés nous avons traité métronidazole (antibiotique) et memantine (antidépresseurs) par la photocatalyse La dégradation des molécules pharmaceutiques par ce procédé est très efficace et très économique. Ce mémoire se compose d’une introduction générale, de trois chapitres et une conclusion générale, présenté comme suit : Dans le premier chapitre on présente : une étude bibliographique sur l’industrie de production molécules pharmaceutique on présente une généralité sur les médicaments leurs 1 Introduction Générale compositions et classification et leur impact sur l’environnement.et la méthode l’élimina tio n les polluant dans l’environnement on a parlé sur adsorption et photocatalyse et la combina iso n entre eux. Et pour la préparation d’adsorbant nous avons abordé encapsulation, l’alginate et HDL. Dans le deuxième chapitre on présent : la méthode préparation l’adsorbant et leur caractéristique et l’expérience de dégradation MEM et MNZ par photolyse et adsorption et photocatalyse. Dans le troisième chapitreon présent : l’interprétation des résultats les caractéristiq ue l’adsorbant et les résultats expérimentaux relatifs à l’étude de la photocatalyse. Et en fin termine par une conclusion. 2  Chapitre 1 Rappel bibiographique Chapitre 1 : Rappel bibiographique I. L’industrie de production des pharmaceutiques : L'industrie pharmaceutique regroupe les activités de recherche, de fabrication et de commercialisation des médicaments que ce soit pour la médecine humaine ou vétérinaire. Elle constitue l'une des industries les plus importantes économiquement au monde. Elle est exercée par les laboratoires pharmaceutiques et les sociétés de biotechnologie et reste un secteur clé et un important moteur de croissance de l’économie mondiale. Dans l’industrie pharmaceutique, on trouve deux grandes entités : Les ateliers de production. Les ateliers de contrôle. Les sources d’émissions ponctuelles liées aux rejets de l’industrie chimique fine, de l’industrie pharmaceutique, des établissements de soins, des élevages industriels animaux et piscicoles ou aux épandages des boues de stations d’épuration. Les rejets des établissements de soins représentent une situation particulière en raison du nombre de malades traités, de la quantité et de la diversité des médicaments utilisés notamment des anticancéreux, des anesthésiques, des antibiotiques, des produits de diagnostic, de contraste ou des produits radioactifs. I.1. Les médicaments à usage humain : Ce sont les pays industrialisés qui sont les plus gros consommateurs de produits pharmaceutiques puisque l’Europe, l’Amérique du Nord et le Japon représentent environ 80 % du marché mondial pour moins de 15 % de la population comme le précise le tableau (1). Tableau I.1 : Évolution de la répartition des achats de médicaments par les pharmacies dans le monde entre décembre 2005 et 2006 ACHAT DE MEDICAMENTS PAR PHARMACIES DE DETAIL Annèe2006 Année2005 %De %De En millions En million $ US croissance en croissance à US $ US $ taux constant d’échange Monde (sélection) 388 281 370 015 5 5 Amérique nord USA 211 521 196 190 8 7 Canada 197 802 184 196 7 7 13 719 11 994 14 7 EUROPE 95 535 91 587 4 3 Allemagne 27 668 26 733 3 2 4 Chapitre 1 : Rappel bibiographique France 25 630 24 520 5 4 Royaume Uni 15 666 14 985 5 3 Italie 14 942 14 496 3 2 Espagne 11 629 10 852 7 6 Japon (hôpital compris) 56 675 60 273 -6 -1 Amérique latine 18 747 16 277 15 11 Brésil 8 366 6 760 24 11 Mexique 8 096 7 481 8 8 Argentine 2 285 2 037 12 18 Australie Nouvelle 5 803 5 688 2 4 Zélande Les médicaments les plus vendus, en chiffre d’affaire, sont ceux concernant l’appareil cardiovasculaire et le système nerveux central, puis l’appareil digestif, les maladies respiratoires et, enfin, les anti-infectieux (tableau 2). Tableau I.2 : Répartition des achats de médicaments par les pharmacies dans le monde en 2006 en millions de $ selon les indications ACHAT DE MÉDICAMENTS PAR LES PHARMACIES DE DÉTAIL DANS LE MONDE Cardio-vasculaire 76 083 Agents sanguins 15 090 Système Nerveux 73 361 Dermatologie 10 649 Central Digestif / Métabolisme 55 263 Organes 8 098 sensoriels Respiratoire 34 348 Agents de 7 188 diagnostic Anti-infectieux 29 425 Hormones 6 251 systémiques Musculo-squelettiques 22 250 Divers 4 907 Antinéoplasiques+ 22 182 Solutions 1 905 Immuno hospitalières Génito-Urinaire + 20 669 Parasitologie 611 hormones sexuelles TOTAL 388 221 5 Chapitre 1 : Rappel bibiographique En France, d’après le « Ministère de la transition écologique et solidaire », en 2017, il a été vendu 759 tonnes d’antibiotiques pour la médecine humaine et 514 tonnes pour la santé animale. Une enquête de l’AFNOR compare les consommations de 19 centres hospitalo- universitaires français sur 1000 jours en 2015. Les doses journalières moyennes (DDJ) de prescription d’antibiotiques ont été évaluées à 794. Des résultats alors publiés, il ressort que : - 20% des antibiotiques prescrits sont des antibiotiques à large spectre, des pénicillines - Les quinolones représentent en moyenne 11% des DDJ, en s’étalant sur une fourchette allant de 7 à 18% - Les céphalosporines représentent 10% des DDJ, entre 6 et 15% en fonction des établisseme nts. [11,12] La population européenne vieillit. Selon les chiffres d'EuroStat, plus d'un cinquiè me de la population de l'UE était âgée de 65 ans ou plus en 2020, ce qui représente une augmentation de 3 % par rapport à 2010. L'espérance de vie augmente également en Europe , passant d'une moyenne de 77,7 ans pour une personne née en 2002, à 81,3 ans pour une personne née en 2019.Comme le principal facteur de risque de démence est l’âge , l’augmentation continue de l’espérance de vie et le vieillissement de la population augmente nt également la probabilité que les personnes développent cette maladie. Au cours des trois dernières décennies, un certain nombre de travaux importants ont été entrepris au niveau européen pour estimer la prévalence de la démence. Il s'agit notamment de l'étude EURO DEM (mise à jour en 2000), de la Collaboration européenne sur la démence (EuroCoDe ; 2006 - 2008) et de la première action commune de l'UE sur la démence - ALCOVE (2011-2013). La mémantine est faiblement métabolisée et la majeure partie (57 à 82 %) de la dose administrée est excrétée sous forme inchangée dans urines. La mémantine est un composé hautement soluble dans l'eau (29,4 mg/L). Compte tenu de cela, il est raisonnable de s’attendre à ce que la mémantine finisse dans les eaux usées. Et, sans traitement approprié, dans les eaux environnementales. La mémantine a été détectée dans les rivières et les influents et effluents des usines de traitement des eaux usées (STP) au Japon à haute fréquence (> 70 %), avec une concentration environnementale maximale mesurée dans sept rivières de 47,4 ng/L. 6 Chapitre 1 : Rappel bibiographique I.2. Caractères physico-chimiques des médicaments : Les substances médicamenteuses prescrites en santé humaine et animale sont majoritairement des composés organiques. La biodégradation et la thermolyse, l'hydrolyse, la photolyse, l'adsorption expliquent leur persistance dans les eaux. Ainsi, les propriétés physico- chimiques de ces molécules seront déterminantes pour comprendre leur devenir dans l'environnement aquatique. Quatre paramètres caractérisent le comportement des résidus médicamenteux dans les eaux : le coefficient de partitionnement (Kow) entre l'octanol et l'eau qui évalue le caractère lipophile, la constante d'acidité (Ka), le coefficient de partage (Koc) et la solubilité (Tableau 3).Le processus d'adsorption aux particules minérales ou organiques (biofilms) est dépendant du coefficient de partage (Koc), alors que la bioaccumulation dans les tissus est favorisée par un coefficient de partitionnement (log Kow) positif et élevé. Tableau I. 3 : Principaux coefficients impliqués dans le devenir des résidus. Paramètre Coefficient Utilisation Coefficient de Log (ko/w) Caractère hydrophile d’un partitionnement composé : un valeur élevée et positive correspond à un composé fortement lipophile. Coefficient de partage Koc Détermine la répartition d’un composé entre l’eau et un solide. Ce coefficient est dépendant des propriétés physico-chimiques du composé et de la teneur en carbone organique du solide _solubilité Concentration maximal d’un composé qui peut être dissoute ou dissociée dans un solvant (ex eau) Constante d’acidité Ka Caractérise la forme ionique du composé dans le milieu qui affectera ses propriétés d’interaction et/ou de toxicit I.3. L’impact des médicaments sur l’environnement : Concrètement, on ne sait encore que peu de choses des effets réels des médicame nts sur les organismes aquatiques. Certaines classes de médicaments sont cependant identifié es pouvant présenter un risque pour les écosystèmes. 7 Chapitre 1 : Rappel bibiographique I.3.1. L’impact sur faune et flore : Les antibiotiques et/ou leurs métabolites actifs retrouvés dans l'environnement peuvent exercer une action toxique sur les faunes et les flores terrestres et aquatiques, ainsi qu'une pression de sélection, additionnelle de celle exercée sur le microbiote (digestif, cutané...) des individus traités, sur le microbiote du sol ou les plantes. Soulignons que les antibiotiq ues peuvent en plus avoir des effets sur le métabolisme des végétaux. Ils peuvent par exemple inhiber la germination, induire des modifications de la longueur des racines primaires, ainsi que du nombre et de la longueur des feuilles, inhiber la croissance des tiges et des racines, réduire la biomasse, mais aussi a contrario favoriser une meilleure croissance lorsqu'ils sont à faibles concentrations. I.3.2. L’impact sur l’homme : Les effets des contaminants sur les hommes sont difficiles à étudier car l’expérimentation sur l'homme est limitée. L'impact des polluants sur les hommes est, en général, mis en évidence par des études épidémiologiques ou estimer en fonction des tests sur les animaux et les cellules. Par exemple, l’exposition aux substances à action endocrine qui induit une baisse de la reproduction chez les animaux est également soupçonnée de provoque r une baisse de la reproduction chez les humains. Les perturbations endocriniennes comme le bisphénol A et la 17β- œstradiol sont soupçonnés de participer au développement du cancer du sein, du cancer de testicule et de la prostate. 8 Chapitre 1 : Rappel bibiographique I.4. Classes thérapeutiques : Tableau I. 4 : Quelques classes thérapeutiques de médicaments CLASSE Exemple CLASSE Exemple -Analgésiques et -Aspirine -Anticancéreux - Cyclophosphamide -Antalgiques -Paracétamol -Ifosfamide -Phenazone -Anticoagulants -Warfarine -Tramadol -Anticonvulsivants -Carbamazépine Antiarythmiques -Amiodarone -Anti-diabétiques -Metformine -Anti-asthmatiques -Salbutamol -Antifongiques Amphotéricine B Antibiotiques Aminoglycosides Antigoutteux -Allopurinol -Apramycine -Kanamycine -Antihistaminiques Cimétidine β-Lactamines, Pénicillines -Anti-hypertenseurs -Propranolol -Amoxicilline Anti-inflammatoires -Aspirine -Ampicilline -non stéroïdiens -Acide salicylique Céphalosporines -Ibuprofène -Cefaclor -Cefalexine -Antiseptiques -Triclosan Sulfonamides β-bloquants -Atenolol -Sulfaméthoxazole -Bisoprolol Sulfachloropyridazine -Carazolol Fluoroquinolones -Bronchodilatateurs -Fenoterol -Ciprofloxacine -Erythromycine -Régulateurs -Fénofibrate et acide Macrolides -lipidiques Fénofibrique -Erythromycine -Tylosine Lincosanides -Stéroïdes et hormones -Progestérone -Clindamycine -Testostérone -Lincomycine -Stimulants cardiaques -Digoxine Phenicoles -Chloramphénicol -Tetracyclines -Chlorotétracycline -Stimulants système -Caféine -Tétracycline nerveux centrale Trimethoprim -Bacitracine -Néomycine 9  Chapitre 1 : Rappel bibiographique II. Antibiotiques : II. 1. Historique : Le premier antibiotique, identifié dès la fin du XIXe siècle par Ernest Duchesne, fut la pénicilline. Ses propriétés furent redécouvertes par hasard en 1928 par Sir Alexander Fleming qui s'aperçut que certaines de ses cultures bactériennes dans des boîtes de Petri oubliées avaient été contaminées par les expériences de son voisin de paillasse sur un champignon : le penicillium notatum. Mais l’importance de cette découverte, ses implications et ses utilisatio ns médicales ne furent comprises et élaborées qu’après sa redécouverte, entre les deux grandes guerres. II.2. Définition : Les antibiotiques sont des médicaments permettant de traiter des infections dues à des bactéries : ils sont inactifs contre les virus. Bien les utiliser, c’est important pour préserver leur efficacité. Précautions d’emploi, indications, modalités de prise, effets secondaires, risque d’antibiorésistance. II. 3. Origine des antibiotiques : Les antibiotiques utilisés en médecine sont fabriqués à partir de cultures de microorganismes ou sont des médicaments entièrement synthétisés. Le premier d'entre eux (la pénicilline) a été découvert par Alexander Fleming, par hasard, chez le champignon Penicillium glaucum. Ce médicament est un composé chimique, élaboré sur la base d'un micro-organis me ou à partir de produits de synthèse. II. 4. Mode d’action : Les antibiotiques agissent à l’échelon moléculaire au niveau d’une ou de plusie urs étapes métaboliques indispensables à la vie de la bactérie. Ils agissent par : Toxicité sélective au niveau de la : Synthèse de la paroi bactérienne, Membrane cytoplasmique, Synthèse des protéines, Acides nucléiques. Inhibition compétitive : dans ce cas l’antibiotique est un analogue structural, il interfère avec une fonction essentielle à la bactérie. 10 Chapitre 1 : Rappel bibiographique Figure I.1 : mode d’action des antibiotiques www.bacteriologie.net II.5. La résistance des bactéries : Un des problèmes posés par l’utilisation et la dissémination d’antibiotique dans l’environnement est le développement alarmant du phénomène d’antibiorésistance des bactéries. Les bactéries développent, généralement par mutation génétique, un système de défense contre ces antibiotiques ce qui conduit à l’apparition de résistances. Chaque génération d’antibiotiques voit apparaitre de nouvelles formes de résistance bactériennes. Les premières mutations ont été observées et décrites en 1940. Les premières bactéries multirésistantes (BMR) sont apparues dans les années 1970. De nouvelles souches hauteme nt résistantes BHRe sont apparues dans les années 2000. Figure I.2 : Origine de la résistance des bactéries aux antibiotiques, toutes souches bactériennes confondues 11  Chapitre 1 : Rappel bibiographique III. Alzheimer : La maladie d'Alzheimer est une pathologie neuro-dégénérative, constituant la forme la plus fréquente des démences. Le processus neurodégénératif entraîne des anomalies de la neurotransmission qui expliquent l’apparition progressive de deux types de symptômes : 1) les symptômes cognitifs, en particulier les altérations de la mémoire. 2) les symptômes psycho-comportementaux. L'approche pharmacologique disponible actuellement consiste à pallier les symptômes par des stimulants de la cognition. Deux classes pharmacologiques sont disponibles :  Les inhibiteurs de l’acétylcholinestérase (donépézil, rivastigmine, galantamine) qui permettent d’augmenter les concentrations cérébrales en acétylcholine.  Un antagoniste du récepteur glutamatergique NMDA (mémantine) qui a pour effet d’amélio rer les processus neurobiologiques impliqués dans les phénomènes d’apprentissage et de mémorisation. IV. Méthode de l'élimination et traitement dans l'environnement : Le contaminant d’origine pharmaceutique sont éliminés des solutions aqueuses en préparant de l’adsorbant naturel par exemple : la valorisation d’os de bovins adsorbant , valorisation d’un déchet solide provenant de l’agriculture (les noyaux de dattes). Des nombreuses méthodes et techniques de dépollution sont développées au cour de ces derniers années parmi ces techniques il y a lieu de citer les procédés chimiques floculatio n- coagulation l’échange d’ions l’électrolyse , procédés d'oxydation avancée (POA),l'électrocoagulation son efficace pour le traitement de certains polluants soluble ou colloïdale. Photocatalyse, ozonation, Fenton 𝐻2 𝑂2 /𝐹𝑒 2+ , 𝑂3 /UV ou 𝑂3 /𝐻2 𝑂2. La plupart du temps, ces technologies sont associées pour obtenir le meilleur résultat. Par exemple couplage adsorption et photocatalyse : Catalyseur peut être déposé matériau pour éviter les coûts élevés de filtration la surface offerte pour la fixation des polluants est grande, meilleure est l’efficacité. C’est pourquoi l’association avec un adsorbant semble être une voie intéressante d’optimisation du procédé. Certains auteurs ont d’ores et déjà montré que le taux de photodégradation des polluants cibles diminue lorsqu’on augmente la concentratio n et les débits des polluants, car une plus faible fraction de ces polluants est alors adsorbée. 12 Chapitre 1 : Rappel bibiographique La combinaison du photocatalyseur TiO2 avec des adsorbants comme le charbon actif semble donc entraîner une efficacité photo catalytique plus importante. C’est aussi Charbon actif est l’un des adsorbant les plus utilisé Dans les systèmes d’adsorption, Les particules de charbon actif en plus des nanoparticules magnétiques peuvent également encapsule dans les billes d’alginate L'alginate se révèle intéressant du fait de sa capacité à former des gels poreux en présence de cations divalents, notamment d'ions calcium. La fixation des cations polluants s'effectue par échange ionique au niveau des fonctio ns carboxylate de l'alginate. V. L’ADSORPTION : V.1. Définition de l'adsorption : L'adsorption est Définis comme étant la fixation des molécules de soluté liquide ou gazeux sur la surface d'un solide et ce phénomène se produit jusqu'à l'équilibre.L’absorp tio n d'une substance sur la surface d'un solide dépend principalement des propriétés textuelles et structurales De l'absorbant et en particulière du nombre de sites actifs et des pores, on sait que la nature des fonctions de surface.L'absorption il est lié aux interactions entre l'adsorbat et l'adsorbant ainsi qu'à l'énergie dégagée lors de ce processus. V.2. Adsorbants : La mise en œuvre de supports adsorbants dans les opérations de traitement solide liquide est actuellement une évidence dans des domaines très variés comme l'environne me nt [traitement des eaux), l'industrie pétrochimique (séparation d'espèces chimiques) ou là pharmacie (purification d'agents actifs). Les matériaux adsorbants peuvent être de différentes natures ; parmi les plus importants et d'usage courant dans l'industrie se trouvent les charbons actifs, les biosorbants, les matières d'origine inorganique et les résines synthétiques. Au sens strict, tous les solides sont des adsorbants. Cependant, seuls les adsorbants ayant une surface spécifique suffisante (surface par unité de masse) peuvent avoir des intérêts pratiques. Les adsorbants industriels ont généralement des surfaces spécifiques au-delà de 100 m2/g, atteignant même quelques milliers de m2/g. Ces adsorbants sont nécessairement microporeux avec des tailles de pores inférieures à 2 nm ou mésoporeux avec des tailles de pores comprises entre 2 nm et 50 nm (selon la classification de l'IUPAC). 13 Chapitre 1 : Rappel bibiographique V.3.Types d’adsorption : V. 3.1. Adsorption chimique (ou chimisorption) : Est due à la formation d'une liaison chimique covalent plus permanente enter l'adsorbat et la surface de l'adsorbat par rapport à la physisorption l'adsorption est plus élevée (2 à 100 kcal/mol contre quelques kcal/mol).la fixation de l'adsorption est irréversible sur des sites d'adsorption très spécifique, elle est aussi favorisée à température élevée. V. 3.2. Adsorption physique (ou physisorption) : Ce type d'adsorption résulte de l'établissement d'un échange de forces de faible énergie entre la surface d' un solide et des molécules à proximité de cette surface.dans ce cas ,la rétention est le résultat des liaison de nature électrostatique de type van Der Waals.Du point de vue énergétique ,la physisorption se produit aux basses températures avec des d'énergies d'interaction mise en jeu faible jusqu'à 50kj.il n' y a pas de formation e liaison c' est le résultat de la présence de forces intermoléculaires d' attraction et de répulsion qui agissent entre deux particules voisines.c'est un processus réversible (équilibre dynamiq ue d'adsorption et de désorption)qui ne conduit pas à la modification de l'identité chimique de la molécule adsorbée. Dans une telle adsorption, le temps de rétention de la substance adsorbée est court et la surface adsorbante peut être recouverte de multiples coucges moléculaires du produit adsorbé. Tableau I. 5 : Comparaison entre l’adsorption physique et l'adsorption chimique Propriété Adsorption physique Adsorption chimique Types de liaison Liaison de van der Waals ou Liaison chimique liaison hydrogéné Température du processus Relativement faible comparé Plus élevées que la à la température d'adsorbat température d'ébullition de l'adsorbat Désorption Facile Difficile (voir impossible) Cinétique Rapide indépendant de la Très lente température Chaleur d'adsorption Inférieur à 20kcal/ mol Comprise entre 20 et 200 Énergie mise en jeu Faible Elevée Type de formation Formation en multicouches et Formation en monocouche monocouche Individualité des Molécules L’individualité de molécules Destruction de est conservée l'individualité des molécules 14 Chapitre 1 : Rappel bibiographique V.4. Description du mécanisme d'adsorption : Il s'agit d'un transfert d'une phase liquide ou gaz contenant l'adsorbat vers une phase solide avec rétention des solutés à la surface du l'adsorbant. Ce processus se déroule en trois étapes : ❖Diffusion externe elle correspond au transfert du soluté (molécule de la phase liquide) du sein de la solution à la surface externe des particules. Le transfert de la matière externe dépend des conditions hydrodynamiques de l'écoulement d'un fluide dans un lit d'adsorbant. ❖ Diffusion interne les particules de fluide pénètrent dans les pores, elle dépend du gradient de concentration du soluté. ❖Diffusion de surface : elle correspond à la fixation des molécules à la surface des pores. Figure I.3 : Mécanisme du transport d'un adsorbat au sein d'un grain du solide 1-diffusion externe ;2-diffusion interne (dans les pores) ;3-migration en surface. V.5. Facteurs influençant le phénomène d’adsorption : L'équilibre d'adsorption, entre un adsorbant et un adsorbat dépend de nombreux facteurs dont les principaux sont : 15 Chapitre 1 : Rappel bibiographique V.5.1 La température : L'expérience montre que dans la majorité des cas, l'adsorption endothermique ne peut avoir lieu. Ceci veut dire que les adsorptions sont dans leurs grandes majorités des processus exothermiques. La physisorption est toujours exothermique, la chimiosorption est usuelle me nt exothermique. Cependant, il est possible de rencontrer des processus de chimiosorp tio n endothermique. V.5.2 Nature de l'adsorbant : En règle générale, les solides polaires tels que l'alumine et le silicate adsorbent préférentiellement d'autres corps polaires. Les solides non polaires, tels que le charbon, adsorbent d’adsorbent de préférence des substances non polaires. V.5.3Type d'adsorbant : Le type d'adsorbant est caractérisé par : Le volume total des pores La distribution de la grandeur des pores La surface développée du matériau V.5.4. Nature de l’adsorbat : Il est caractérisé par : Sa polarité : un soluté polaire aura plus d'affinité pour le solvant ou pour l'adsorbant, selon lequel est le plus polaire : Son poids moléculaire Sa taille moléculaire. V.5.5. Nature du milieu dont le produit devra être adsorbé : Lors de l'adsorption, la valeur du pH joue souvent un rôle important. De même que la différence de polarité entre l'adsorbant et le milie u est souvent déterminante. 16 Chapitre 1 : Rappel bibiographique VI. Photocalyse : La photocatalyse est le domaine de la catalyse qui utilise la lumière comme moyen pour l’excitation du catalyseur. En général on peut définir le concept de photocatalyse à travers les réactions chimiques dites photo catalytiques induites par l’absorption d’énergie lumine use par un oxyde appelé photocatalyseur. VI.1. Rol de catalyseur : Le rôle d’un catalyseur est d’accélérer la vitesse de réaction d’une transforma tio n chimique thermodynamiquement possible. Il n’intervient pas dans l’équation bilan puisqu’ il n’est pas altéré en fin de réaction. Lorsque le catalyseur est soluble dans le milieu réactionne l, la catalyse est dite homogène. Dans le cas contraire, il s’agit de catalyse hétérogène. Le catalyseur est généralement sous forme solide et la phase réactionnelle est liquide ou gazeuse. La réaction a alors lieu à la surface du solide. VI.2. Les hydroxyde double lamellaire HDL : La flexibilité de composition des HDL et leur faible coût de fabrication en font des matériaux intéressants pour de multiples applicatio ns. Les performances photo catalytiques des HDL sont plutôt limitées (absorption dans le domaine de l’UV, faible séparation et mobilité des charges). Le couplage des HDL avec des semi-conducteurs ou des photosensibilisateurs permet d’améliorer signification ces propriétés De manière intéressante, il est possible d’élaborer les HDL directement à partir d'une surface métallique via une méthode de croissance in situ qui conduit à des particules orientées perpendiculairement aux espèces de diffuser à l'intérie ur et à l'extérieur. Cependant, l’immobilisation de ces particules sur un substrat peut ensuite contraindre la fonctionnalisation par échange d'anions en limitant la dynamique de l'espace inter foliaire. Substrat, permettant aux. VI.3. Mode d’action photocalyse : Principe et mécanisme de la photocatalyse hétérogène Le principe de base de la photocatalyse hétérogène, consiste en la combinaison de la photochimie et de la catalyse, donc c’est la lumière et le catalyseur qui sont nécessaires pour provoquer ou accélérer une réaction chimique. 17 Chapitre 1 : Rappel bibiographique Les catalyseurs utilisés sont des semi-conducteurs tels que le TiO2. La photocatalyse est initiée par l’absorption d’un photon d’une énergie égale ou supérieure à la bande interdite du semi-conducteur, cela correspond à l’énergie requise pour qu’un électron passe de la bande de valence à la bande de conduction. Il y a ainsi création de sites permettant la formation de radicaux [OH°] et favorise nt les créations d’oxydation à la surface du semi-conducteur. [47,48] Des lacunes électroniques communément appelées trous ou holes (h+), sont ainsi générées dans la bande de valence et un système oxydo-réducteur est créé selon la réaction suivante : TiO2 + hɣ h + + e- (I.1) L’oxygène moléculaire se réduit en radical anion 𝑂2°− , selon le pH suivant la réaction suivante : e - cb + O2 O2° - (I.2) O2° - + H+ HO°2 (I.3) Ces radicaux sont moins réactifs que le radical HO°, qui peuvent réagir entre eux pour former le H2O2 ou les radicaux HO° par la succession des réactions suivantes : 2HO°2 H2O2 + O2 (I.4) HO°2 + O2° - O2 + HO2 - (I.5) HO2 - + H+ H2O2 (I.6) O2 + 2ecb+2H+ aq H2O2 (I.7) H2O + 2h+ H2O2 + 2H+ aq (I.8) H2O2 + hɣ 2HO° (II.9) H2O2 + O2° - HO° + OH- + O (I.10) H2O2 + ecb HO° + OH- (I.11) 18 Chapitre 1 : Rappel bibiographique Figure I.4. Principe de la photocatalyse hétérogène. VI.4. Avantages de la photocatalyse : La photocatalyse présente plusieurs avantages parmi lesquels on peut citer : - Une technologie destructive et non sélective ; - Une minéralisation totale possible : formation de H2O et CO2 et autres espèces ; - Elle fonctionne à température et à pression ambiantes ; - Elle utilise des catalyseurs non toxiques, actifs sous différentes formes physiques, bon marché. - Elle est efficace pour de faibles concentrations en polluants ; - Elle nécessite une faible consommation d’énergie. 19 Chapitre 1 : Rappel bibiographique VI.5. Facteurs influençant la photocatalyse : Les principaux facteurs influençant la photocatalyse hétérogène sont : La concentration en catalyseur, la concentration initiale du polluant, le pH, le flux lumineux, la structure cristalline, la taille des particules, la composition aqueuse, l’oxygène dissous et la température. VI.6. Application de la photocatalyse hétérogène : La photo-catalyse trouve son application dans différents domaines en particulier : - Purification de l’eau. - Purification de l’air. - Elimination des odeurs. - Détoxication des eaux de rinçage de matériel agricole ou industriel. - Décoloration d’effluents aqueux colorés (industries textiles). VI.7. Combinaison adsorption photocatalyse : Pour dégrader ou éliminer différents micropolluants, les procédés photo catalytique et les procédés d’adsorption présentent d’excellentes performances. Cependant ces procédés, pris individuellement, ont plusieurs inconvénients. La photocatalyse utilise des catalyseurs en poudre à éliminer en fin d’opération et elle ne permet pas de traiter de grandes quantités d’eau polluée L’utilisation du TiO2 en suspension dans l’eau pose deux problèmes majeurs : la séparation du catalyseur de l’eau traitée et le recyclage du TiO2. La taille des particules de TiO2 étant de l’ordre de 50 nm, le prix requis pour la séparation rend le procédé difficilement rentable à grande échelle. En effet, l’économie obtenue par l’énergie solaire (en principe gratuite) ne compense pas les surcoûts occasionnés par la filtration du catalyseur, [53,54,55]. La décantation pourrait être une solution mais cela suppose l’utilisation d’énormes réservoirs pour le stockage de la suspension et une utilisation différée de l’eau traitée. Une des solutions à ce problème consiste à fixer le photocatalyseur sur un support approprié. Des travaux ont été réalisés ces dernières années entraînant d’une part l’utilisa tio n de supports très variés (gel de silice, fibres optiques en quartz, fibre de verre, billes de verre, céramiques, argiles …) et d’autre part le développement des méthodes d’immobilisation du catalyseur Un support utilisé pour le TiO2 pour des applications photocatalytiques doit présenter certaines propriétés. De l’autre côté, l’adsorption n’est pas entièrement satisfaisante car la pollution est déplacée et non détruite, de plus l’adsorbant doit être renouveler régulièrement car il se sature. 20 Chapitre 1 : Rappel bibiographique VII. Encapsulation : L’encapsulation est un procédé qui permet de piéger un composé solide dispersé afin d’assurer son immobilisation, le contrôle de son transfert, sa protection et sa structure aussi, le fait d’encapsuler une substance peut permettre d’augmenter sa densité, ou encre de la diminuer en incluant de l’aire dans la capsule. Un solide dense peut ainsi être converti en un produit flottant dans l’eau. Figure I.5 : Schéma de principe de l’encapsulation des particules solide VII.1. Histoire de l’encapsulation : Toute technique confondue, l’encapsulation permet l’emprisonnement de principes actifs sous formes solide, liquide ou gazeuse au sein d’un matériau support. Le papier autocopiant fut le premier produit commercial généré par l’utilisation des microcapsules, développé par Green et Schleicher dans les années 50. C’est dans les années 50 qu’ont été développés les premiers produits encapsulés, avec la fabrication du papier copie sans carbone, sur lequel était fixé des microcapsules contenant de l’encre. Sous l’effet d’une pression, les capsules s’ouvraient, libérant ainsi les actifs protégés. Aujourd’hui, les applications de l’encapsulation sont nombreuses et touchent des domaines tels que les industries chimiques, agro-alimentaires, pharmaceutiques, cosmétiques, nutraceutiq ues, l’agriculture, les textiles ou encore la peinture. Donc, il y a de nombreuses possibilités pour utiliser l’encapsulation comme technique d’obtention des produits à haute valeur ajoutée. La Figure I.5 nous montre la répartition, en pourcentage, de l’utilisation de l’encapsulation dans différents domaines d'application. Il est clair que le secteur qui a le plus haut niveau des applications est celui des médicaments (68%), 21 Chapitre 1 : Rappel bibiographique suivi du secteur alimentaire (13%) et la cosmétique (8%). Par contre le secteur de l'électroniq ue (ex : textile intelligent) ne représente que 1%. FigureI.6 : Représentation schématique de la répartition de l’utilisation de l’encapsulation dans les différents domaines d’application. VII.2. Définition l’Encapsulation : C’est une technique qui consiste à piéger ou enrober une substance ou un mélange de substances spécifique à l’aide de matériaux adaptés. Les substances à encapsuler peuvent être liquides, solides ou gazeuses. Ce sont souvent des principes actifs ou instables à certains facteurs environnementaux ayant une action ciblée, ou bien des substances dont on souhaite modifier l’état (transformation d’un liquide en solide par exemple). VII.3. Les différents types de procédés : Trois grandes classes de procédés peuvent être mises en place pour élaborer la plus performante des capsules :  Les procédés physico-chimiques basés sur des variations de solubilité des agents enrobant.  Des procédés chimiques au cours desquels se déroulent simultanément la synthèse de la membrane/matrice et l’encapsulation de l’actif.  Les procédés mécaniques, comme l’extrusion ou l’enrobage. Le descriptif, non exhaustif, de certains d’entre eux est ici illustré par quelques images de nos réalisations. 22 Chapitre 1 : Rappel bibiographique  Méthode de préparation : FigureI.7 : Méthode de préparation  Les différents procédés d’encapsulation : Figure I.8 : Les différents procédés d’encapsulation La figure I.8 présente les différents procédés de microencapsulation appliqués dans les laboratoires et à l’échelle industrielle; la gamme de tailles des microparticules obtenus sont 23 Chapitre 1 : Rappel bibiographique classé dans le tableau I-6 avec les procédés expérimentaux de fabrication des micropartic ules suivi des références. Tableau I.6 : les techniques des différents procédés de la microencapsulation Les procèdés de la micro Les techniques Tailles de Référence encapsulation microparticules obtenues Procèdes physico-chimiques Coacervation (simple 2 – 1200 µm ou complexe) Evaporation \extraction de solvant 0,5 -200 µm [68 ] [ 69] Gélification thermique Procédés chimique Polymérisation en 2 - 2000 µm milieu Polymérisation radicalaire ou anionique Procédés mécaniques Procédé basé sur la 1 - 200 µm technologie fluide supercritique Spray drying 200- 800 µm Gélfication ou 35- 5000 µm congélation de gouttes Enrobage en lit fluidisé Extrusion ≥200 µm 24  Chapitre 1 : Rappel bibiographique VII.4. Le Rôle de l'encapsulation : La micro encapsulation est une technique qui vise à atteindre les 5 propriétés suivantes : - Immobiliser ou isoler : le but est de limiter les contacts entre certaines parties d'un système. Cet objectif se retrouve notamment dans les médicaments où il est souhaitable que les deux réactifs n'entrent en contact qu'à la rupture de la capsule. - Protéger : certains composés sont très fragiles et sont rapidement dégradent au contact le milieu environnant ; la micro-encapsulation leur permet d’être protégés de cet environne me nt néfaste. Pour exemple, il est possible de citer certains médicaments qui sont détruit par le pH acide de l’estomac. Cette technique leur permet donc de traverser cet organe sans être dénaturé et pour agir au niveau intestinal. - Contrôler la libération. Dans de nombreux cas, un profil de version particulier est recherché. En effet, certains médicaments doivent suivre une cinétique bien définie pour leur libérer. Structuration : la micro encapsulation est une technique galénique qui permet d’être très homogène dans la répartition du principe actif et d’éviter les effets dilution qui peuvent exister. En effet, mélanger un litre de liquide avec une tonne de poudres et rarement homogène , l'encapsulation permet de solutionner ce problème. - Fonctionnaliser un système peut acquérir des fonctions nouvelles avec ce type de structure. Par exemple, l'activité d'un biocatalyseur peut être régulée en modifiant la perméabilité de la membrane qui l'entoure. VII.5. Avantage de l’encapsulation :  Protection maximale du principe actif de l’interaction avec d’autres composants  Masquage du gout et l’odeur  Libération prolongée et contrôlée  Augmentation de la stabilité  Possibilité de transformation des liquides en solide  Choix du mode de libération  Facilité et commodité d’utilisation  Granulométries 50 µm et 3 mm 25 Chapitre 1 : Rappel bibiographique VIII. Les alginates : L’alginate est un polysaccharide, il a été découvert en 1881 par E.E.C. Stanford dans l'algue Laminaria digitata. Sous la forme d'acide alginique, l'alginate constitue une part importante de la structure membranaire des cellules des algues. L'alginate naturel est produit presque uniquement par les algues brunes des espèces Laminaria, Macrocystis, Fucus, Phaeophyceae, Ascophyllum, Ecklonie, Nereocystis, Durvillia, Chnoospora, Cystoseira et Turbinerai. Cependant, certaines bactéries telles qu’Azotobacter vinelandii et plusieurs espèces de Pseudomonas sont susceptibles de produire l'alginate par des processus de fermenta tio n microbienne suivis d'une polymérisation. L'extraction de l'alginate des algues repose sur la solubilité dans l'eau de ce polymère : L'acide alginique est insoluble dans l'eau, mais les sels de cations monovalents tels que le sodium Na+ ou le potassium K+ sont solubles. Ainsi, des changements de pH permettent sa purification et la séparation d'avec les autres composants. Les principales étapes du processus d'extraction de l'alginate sont : - Prétraitement : les algues sont lavées plusieurs fois à l'eau puis rincées à l'eau distillée, de façon à retirer d'éventuelles impuretés. Les algues sont ensuite séchées et broyées finement. - Purification : la poudre d'algue est traitée avec une solution diluée d'acide, capable de dissoudre les sucres autres que l'alginate. - Extraction : l'acide alginique est redissous dans une solution légèrement basique de NaHCO3 sous forme d'alginate de sodium alors que les protéines encore présentes en solution sont hydrolysées. - Récupération : la solution est alors filtrée et un ajout d'éthanol permet de précipiter spécifiquement l'alginate, celui-ci étant insoluble dans ce solvant contrairement aux acides aminés issus des protéines précédemment hydrolysées. 26 Chapitre 1 : Rappel bibiographique VIII.1. Composition chimique d’alginate : Les alginates sont des polysaccharides produits en abondances par les algues brunes mariness (Phaeophyceae). Ils sont constitués principalement par la liaison (1 → 4) de résidus de β-D- mannuronique (M) et α-L-guluronique (G), en fonction de trois types de séquences (𝑀)𝑚 ,(𝑀)𝑛 , et (𝑀, 𝐺)𝑥. Les alginates peuvent présenter différents rapports de M/G (FigureI.9). Figure I.9 : Structure moléculaire de l’alginate avec la séquence GGMM. L’alginate possède la particularité de gélifier en présence de cations divalents, et notamment d’ions calcium. VIII.2. Mécanisme de gélification : Les propriétés de gélification des alginates sont basées sur leur affinité pour certains ions et leur capacité à se lier à ces ions de façon sélective et coopérative. La gélification des alginates, induite par des ions divalents, résulte de la capacité de ces composés à former des liaisons ioniques accompagnées de changements conformationne ls. Quand des ions divalents tels que Ça sont introduits dans une solution d'alginate de sodium, un réseau expansé se forme. Cet agencement original est appelé structure en boite à œufs ou "egg- box" (Figure. 1.10) dans laquelle les œufs représentent les ions. Le mécanisme mis en jeu est le suivant : les ions divalents tels que le calcium établissent des ponts entre des fonctio ns carboxyliques portées par les chaînes voisines. Pour des raisons de stéréochimie, ce mécanis me ne concerne que les blocs polyguluroniques. La conformation ruban plat de l'acide polymannuronique ne permet pas de complexer le calcium et les ions calcium se lient donc 27 Chapitre 1 : Rappel bibiographique préférentiellement aux blocs G. Il a été démontré que ce phénomène est facilité si le bloc guluronate excède 20 résidus. Pour ce qui est des blocs mannuronates, aucune coopérativité ou changement conformationnel n'ont été mis en évidence quelle que soit la longueur de la chaîne. Les caractéristiques physico-chimiques de ceux-ci dépendent alors du type d'alginate et du mode d'introduction des ions divalents. Outre le calcium, d'autres ions divalents peuvent être utilisés. L'affinité des alginates pour les métaux terrestres alcalins étant la suivante : Mg «Ca Sr > CT>> NO 36 Chapitre 1 : Rappel bibiographique X.4.3. Reconstruction : Les HDL ont la propriété de pouvoir se régénérer après calcination et forma tio n d'oxyde mixte, si l'anion est détruit dans le domaine de température de calcination, il doit être remplacé par un autre anion, on parle alors de façon abusive de "l'effet mémoire" des HDL, remis dans une solution contenant l'anion à intercaler, sous atmosphère exempte de CO, se recombinent pour former une nouvelle phase HDL., tout le problème consiste à trouver les bonnes conditions de calcination. Les trois méthodes les plus utilisées sont résumées dans la Figure I.12 Figure I.12 Schéma des méthodes de synthèse usuelles des HDL X.5. Techniques de préparation de billes d'HDI/alginate : Différentes méthodes de préparation de billes d'alginates ont été décrites dans la littérature, les trois les plus couramment utilisées sont : 1. L'extrusion 2. L'émulsification 3. La gélification d'un aérosol 37 Chapitre 1 : Rappel bibiographique X.5.1. Préparation par extrusion : C'est une méthode simple qui consiste à faire tomber goutte à goutte une solution de sel d'alginate dans un bain de coulage (générale ment du chlorure de calcium Ca𝐶𝑙2 ) dans le quelle s'opère la réticulation. Cette technique est souvent décrite comme la méthode la plus (douce) d'encapsulation. Elle offre la possibilité de contrôler le diamètre des billes formées à la fois par le diamètre interne de l'aiguille d'extrusion et le débit de la pompe d'alimentant de circuit de production. Par simple extrusion, les billes formées sont sphériques et de diamètrehomogène. Figure I.13 : Formation des gouttes une par une à la ligne dans un système d'extrusion. X.5.2. Préparation en microémulsion : La dispersion par émulification consiste à disperser une solution d'alginate de sodium dans une phase hydrophobe par agitation, généralement en présence de tensioactif, ce qui conduit à une émulsion d'eau dans l'huile. Les gouttes aqueuses dispersées contenant T'algina te de sodium sont ensuite gélifiées par l'ajout de chlorure de calcium et la gélification des gouttes de solution d'alginate est ensuite assurée par une réaction à l'interface des micelles Cette technique permet d'obtenir des billes de diamètre plus petit que par extrusion (50 2100 µm) et est plus adaptée à la production industrielle à grande échelle. 38 Chapitre 1 : Rappel bibiographique Figure I. 13 : Procédé d'encapsulation des matériaux solides par les techniques d'extrusion et d'émulsification. X.5.3. Gélification d'un aérosol : Cette méthode repose sur la pulvérisation d'une solution d'alginate à l'aide d'un électro - spray, les gouttelettes de taille micrométrique ainsi formées sont dirigées vers un bain contenant le réticulant afin de figer leur forme et leur taille. Figure I. 14 : Procédé d’encapsulation par la technique de la gélification d’un aérosol 39 Chapitre 1 : Rappel bibiographique X.6. Applications des HDL : La structure, la morphologie, la variabilité chimique, et l’ensemble des propriétés précédemment évoquées explique l’intérêt porté aux HDL dans des applications très diverses. Les premières utilisations de HDL furent dans l’industrie chimique comme catalyseurs basiques, catalyseurs redox, support de catalyseur et comme échangeurs d’anions dans les applications pharmaceutiques en tant qu’agents antiacides ou anti-pepsiniques. Les HDL sont aussi utilisés dans des procédés industriels en tant que stabilisateurs de PVC, retardateurs de flammes, ainsi que dans des procédés de remédiation environnementale en tant que piège des polluants tels que nitrate, phosphate, chromate ou d’autres polluants organiques comme les pesticides et les herbicides Les HDL ont suscité une attention croissante ces dernières années due aux propriétés flexibles de l’interfoliaire conférant au matériau une grande capacité d’échange anionique et l’immobilisation de diverses molécules biologiques ou d’intérêt biologique telles que les médicaments ou les enzymes L’immobilisation d’enzymes dans un matrice HDL crée une nouvelle génération de matériaux hybrides catalytiquement actifs vis-à-vis d’une large palette de réactions chimiq ues (hydrolyse, polymérisation, isomérisation, réaction redox) et peut être d’intérêt notable en fonction des applications visées. Même si l’immobilisation permet de protéger l’enzyme et d’éviter sa dénaturation rapide, leur fonctionnement en continu sur plusieurs jours reste encore très problématique. Les interactions HDL‒enzymes se développant au niveau des briques moléculaires des enzymes, c’est-à-dire les résidus d'acides aminés, il nous a semblé vraime nt incontournable de rapporter. Divers médicaments d’intérêt thérapeutique ont pu être encapsulés dans les HDL : Selon l'OMS « Organisation Mondiale de la Santé », les maladies cardiovasculaires sont les premières causes de décès à l'échelle mondiale entraînant une forte demande de médicaments cardiovasculaires avec une efficacité durable. À ce jour, plusieurs médicaments cardiovasculaires ont été intégrés avec succès dans des vecteurs HDL de médicaments à libération contrôlée, désignant les HDL comme des « nanovecteurs » potentiels pour le traitement des maladies cardiovasculaires. Ont rapporté l’intercalation réversible d’un certain nombre de substances actives cardiovasculaire et antiinflammatoire dans les HDL. Comme maladie à forte mortalité et ayant peu de thérapies totalement efficaces, le cancer est aussi un 40 Chapitre 1 : Rappel bibiographique problème international au sein de la profession médicale. Ont donné un bref aperçu des recherches récentes sur l'encapsulation et l’administration de médicaments anticancéreux à l'aide de HDL. La composition chimique des HDL. En effet, les HDL présentent des propriétés Mélectrochimiques intéressantes permettant de les envisager en tant que matériaux ou précurseurs de matériaux d’électrodes. 41  Chapitre 2 Matériel et Méthodes Chapitre 2 : Matériel et Méthodes I. Procédure de préparation de l’hydroxyde double lamellaire HDL : La technique de préparation des hydroxydes double lamellaire la plus utilisée est la méthode de co-précipitation cette méthode consiste à précipiter simultanément au moins deux éléments métalliques au sein d'une solution généralement aqueuse. Le premier élément doit être divalent M(II) et second un élément trivalent M(III), il faut d’abord choisir le rapport molaire (X) entre les deux métaux qui coexisteront dans la structure du composé final. II. Matériels et méthodes II.1. Synthèse des HDL (Zn-Fe) : La synthèse des HDL (Zn-Fe) a été réalisée par la méthode co-précipitation à pH constant (pH 12), en respectant un rapport molaire de R=M2/M3=2.le protocole de préparation est illus tré sur la figureII.1. Figure II.1: schéma présentatif pour la préparation des HDL 43 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes NaoH Solution A Contient un mélange Zn(NO3)2 un métal bivalves et Fe(NO3)3 un métal trivalent. Définie par un rapport molaire égal 2 Solution B Mélanger des deux Solution A et B goutte à goutte sous agitation à température ambiante et PH=12. Lorsque la réaction de précipitation est achevée nous mettons la solution finale dans un ballon puis le placer dans un bain de sable sous agitation à 85C°, pendant 24h. Figure II. 2 : Les différentes étapes de préparation des solides M 2+ et M 3+ Le produit obtenu est lavé à plusieurs reprises avec de l’eau distillée jusqu’à l’obtention d’un pH neutre (pH~7), afin d’éliminer les impuretés notamment les ions nitrates et les ions de sodium. Figure II.3 : Lavage du produit obtenu 44 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes Figure II.4 : filtration. Le produit ainsi obtenu et séché à l’étuve à 70℃ pendant 24h Figure II.5 : avent et après séchage Figure II.6 : Broyage En fin du protocole on obtient une poudre fine avec une couleur rouge brique. 45 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes Etant donné que les phases hydrotalcites sont des composés isomorphes, pour qu’ils soient actifs et utilisés comme des systèmes catalytiques pour certaines réactions, elles nécessitent un traitement thermique, pour assurer cette activité on a procédé à la calcination du produit obtenu dans un four à moufle à 600°C pendant 4h. II.2. Encapsulation du ZnFe-HDLc dans les billes d’alginate de sodium : Pour la préparation des billes d’alginate encapsulées on utilise la technique de l’extrusion : On pése 2g d’alginate de sodium est ajouté à 100 ml d’eau distillée, le mélange est agité jusqu’à la dissolution totale de l’alginate on fait tomber goutte à goutte l’alginate de sodium à l’aide de seringue dans 500 ml d’une solution de chlorure de calcium 0.2M, sous une faible agitatio n magnétique. Figure II.7 : la technique de former des bille d’alginate de sodium Figure II.7 : bille d’alginate de sodium 46 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes Pour la préparation des billes composites à base d’alginate et la poudre d’HDL (ALG/HDL) on ajoute seulement 0.5g HDL calcinie avec la solution d’alginate. Figure II.9 : bille composite Alginate/HDLc (ALG/HDL). III. Méthodes et techniques de caractérisation des matériaux III.1. Taux d’humidité : Des échantillons des billes (ALG et ALG/HDL) sont pesés et mis à température ambiante pendant 24h le Taux d’humidité est calculé par la formule suivante : 𝑚0 −𝑚𝑓 X(%)= × 100 𝑚0 𝑚 0 = Masse initiale des billes humides en g 𝑚𝑓 =Masse finale des billes sèche en g III.2. Mesure de la densité : Mesure de la densité réelle (D) des billes gélifiées a été réalisée à l’aide d’une méthode déplacement volumétrique. La méthode déplacement volumétrique consiste à peser une quantité (m) des billes gélifiées humides et placés dans un éprouvette gradué de volume d’eau mesuré. L’augmenta tio n du volume après l’ajoute des billes a été mesurée, et la densité a été calculée à partir de la masse et le volume. La densité est calculée par la formule suivante : 𝑚 𝜌= (𝑉𝑓 − 𝑉𝑖) 47 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes III.3. Point de charge nulle PHpzc : Le point de charges nulles PHpzc est le paramètre correspondant au PH pour lequel la surface du solide présente une charge nulle. Le PH au point zéro charge a été déterminé par la méthode d’addition de solide (3). Le PH initial de l’eau est ajusté à la valeur soit : 2, 4,6,8,10,12, avec de l’HCL ou NaOH (0.1N). Nous ajoutons à chaque 50ml de l’eau dans des flacons, une masse de 0,20 g du matériau. Le PH final des solutions est mesuré après 24h. La différe nce entre le PH initial et le PH final a été tracée en fonction du PH initial et la valeur de PH correspondant au point où pHf – pHi=0 est prise comme étant le pHpzc. Nous avons également observé l’effet du PH sur les matériaux utilisés. III.4. Diffractométrie de rayons X (DRX) : La diffractométrie de rayons X est une méthode couramment utilisée pour la caractérisation structurale des matériaux. On utilise DRX la marque Bruker type D8 ADVANCE placé la poudre HDL dans un porte-échantillon, Les rayons X incidents émis par l’anticathode sont diffractés par l’échantillon. Le détecteur de photons X mesure l’intensité du rayonnement X en fonction de l’angle 2θqu’il forme avec le faisceau de rayons X incidents. On obtient donc des diagrammes de diffraction appelés diffractogrammes qui représentent l’intensité de photons diffractés en fonction de 2θ. III.5. Analyse morphologique : III.5.1. Analyse par microscope optique : Est un instrument d'optique pourvu d'un objectif et d'un oculaire qui sert à grossir l'image d'un objet de petites dimensions (ce qui caractérise son grossissement) et de séparer les détails de cette image (et son pouvoir de résolution) afin qu'il soit observable par l'œil humain. III.5.2. Microscopie électronique à balayage (MEB) : La microscopie électronique à balayage (MEB) ou Scanning Electron Microscopie (SEM) en anglais est une technique de microscopie permettant d’obtenir des images en relief de la surface des échantillons avec une grande résolutionun faisceau d’électrons est dirigé puis focalisé sur la surface de l’échantillon Suite à cette irradiation l’échantillon réémet des électrons secondaires qui sont redirigés et accélérés vers un détecteur. Le détecteur enregistre l’intens ité 48 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes du flux d’électrons qui est directement liée à la topographie du point d’impact et à la nature de la surface en ce point. En balayant ainsi le faisceau incident sur la surface de l’échantillon, on arrive à faire sa cartographie. Les images ont été obtenues sur un microscope électronique à balayage marque : FEI CUTONER OWERSHIP, désignation : MEB-EDX. III.6. Spectroscopie Infrarouge par transformée de Fourier (ATR) : La spectroscopie Infrarouge par transformée de Fourier est une méthode d’analyse qui utilise un rayonnement dans la gamme infrarouge du spectre électromagnétique. Le rayonnement infrarouge excite des modes de vibration (déformation, élongation) spécifiq ues des liaisons chimiques. La comparaison entre rayonnement incident et transmis à travers l’échantillon suffit par conséquent à déterminer les principales fonctions chimiques présentes dans l’échantillon. L’appareil utilisé est une marque BRUKER Type ALPHA, dans la gamme de 400 à 4000𝑐𝑚 −1 III.7. L'analyse thermogravimétrique (ATG) : La thermogravimétrie peut appliquer à HDLc, ALG et ALG/HDLc qui subira une variation de masse au cours du temps sous l'effet de la température dans une atmosphère donnée. L'évaporation, la sublimation, l'oxydation font partie des transformations qui seront détectées par la thermogravimétrie. L’appareil utilisé est une marque TA Type SDTQ600. Les billes d’alginates séchées (10 à 15 mg) sont placées dans un creuset en platine parallèle me nt à un autre creuset vide qui sert de référence pour la balance de l’appareil. Le creuset est ensuite introduit dans un four permettant de soumettre l’échantillon à des cycles de températures (montées, descentes, isothermes) tout en mesurant en continu l’évolution de sa masse. L’élévation de température peut s’effectuer de la température ambiante jusqu’à 1000 °C suivant une rampe allant de 10 °C par minute sous un flux d’azote de 10 mL.min- 1. 49 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes IV. Dégradation molécules pharmaceutique : La dégradation des molécules pharmaceutiques par les rayons solaire en utilisant le photocatalyseurZnFe obtenue a été étudié sur deux molécules de deux familles différentes à savoir les antibiotiques et les anti dépresseur (Alzheimer), métronidazole et la mémantine respectivement. IV.1. Métronidazole : Ce médicament est à la fois un antibactérien et un antiparasitaire, particulièrement actif sur certaines bactéries dites « anaérobies » (qui ne tolèrent pas ou pas bien l’oxygène) que nous avons normalement dans notre corps. Le métronidazole est par exemple recommandé pour le traitement d’infections dentaires sévères et dans des infections digestives, comme la diverticulite, ou pour l’éradication de la bactérie Helicobacter pylore (qui peut être responsable d’ulcères d’estomac). Par voie vaginale, il est utilisé pour le traitement de certaines infectio ns génitales bactériennes ou parasitaires. Figure II. 10. Structure chimique de la métronidazole [105,106] Propriété Valeur Formule brute C6H9N3O3 Solubilité dans l’eau (g/ml) 1/100 Température de fusion (°c) 159-163 Masse molaire (g/mol) 171,154 TableauII.1. Caractéristiques physico-chimiques du Métronidazole. 50 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes IV.1.1 Effets indésirables possibles du médicament MÉTRONIDAZOLE : Nausées, vomissements, douleurs d'estomac, diarrhée, manque d'appétit, goût métallique dans la bouche, inflammation et sécheresse de la bouche, décoloration de la langue (mycose). Fourmillement des extrémités, maux de tête, vertiges, confusion des idées, convulsions, raideur musculaire, difficultés à coordonner les mouvements. Troubles visuels (vision trouble ou double, diminution de l'acuité visuelle et changement dans la vision des couleurs). IV.1.2. Dégradation photo catalytique du métronidazole : Le métronidazole (2-méthyl-5-nitroimidazole-1-éthanol) a été largement utilisé pour traiter les infections causées par des bactéries anaérobies, des bactéroïdes et des protozoaires. Les concentrations résiduelles de métronidazole (MNZ) dans les eaux de surface et les eaux usées sont de 1 ~ 10 ng/L. Le MNZ étant non biodégradable et hautement soluble dans l’eau, il peut s’accumuler dans le milieu aquatique. L'élimination du MNZ du système d'eau est une question importante compte tenu de sa toxicité, de son potentiel mutagène et de sa cancérogénicité. Afin d'éliminer le MNZ, de nombreuses techniques telles que l’adsorption, la réduction avec des particules nanométriques de fer zérovalent, les méthodes biologiques, la technologie d'ozonation, la photolyse, Fenton et Les procédés photo-Fenton, la photocatalyse hétérogène et le procédé électro-Fenton avec une anode en titane revêtue de Ce/SnO2 – Sb.. L'adsorption est une méthode largement utilisée pour le traitement des eaux usées contenant des composés organiques toxiques. Cependant, il transfère simplement les contaminants de l’eau vers une phase solide sans aucune dégradation. et La photocatalyse à base de semi-conducteurs est une technologie prometteuse et compétitive pour le traiteme nt des eaux usées contaminées par des antibiotiques qui permet d'utiliser les rayons ultraviolets et la lumière directe du soleil pour minéraliser les polluants pharmaceutiques organiques pseudo- résistants. En dégradant un large éventail de contaminants distincts en substances biodégradables. 51 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes Figure II. 12 : Courbe d’étalonnage IV.2. Mémantine : Avec l’augmentation du vieillissement de la population mondiale, la maladie d’Alzheimer et d’autres Les démences sont devenues un problème de santé publique en croissance rapide, avec une estimation 50 millions de personnes. Des traitements qui ralentissent temporairement l’évolution des symptômes et améliorent fonctions cognitives. Le chlorhydrate de mémantine, le chlorhydrate de 1-amino-3,5-diméthyladamanta ne (Figure. II. 13), est chimiquement une amine tricyclique et est pharmacologiquement apparenté au prototype antiviral amantadine et à son dérivé α-méthylique, la rimantadine. La mémantine ont été approuvées aux États-Unis pour la prophylaxie et le traitement de la grippe. Lamémantine sont également utilisées pour le traitement de la maladie de Parkinson et des troubles du mouvement. La mémantine est également approuvée pour le traitement de la maladie d’Alzheimer modérée à sévère. 52 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes Figure II. 13 : Structure chimique de la mémantine. FigureII.14 : Médicament Alzhantine Mémantine chlorhydrate 1mg/0,5 ml. IV.2.1. Dégradation Mémantine : La dégradation du MEM par les processus UV-C/H2O2 et UV-A/TiO2 dans des conditions optimisées a été étudiée. La dégradation complète du MEM (0,1 mM) a été obtenue en < 3,5 min par UV-C/H2O2 pour la dégradation photolytique et photocatalytique de la mémantine, des lampes ultraviolettes (UV) avec des longueurs d'onde de rayonneme nt prédominantes de 365 nm (UV-A) et 254/185 nm (UV-C) ont été utilisées comme source de lumière. Du TiO2 sous forme d'un film nanostructure déposé sur la paroi en verre borosilica té du réacteur a été utilisé pour des expériences photocatalytiques. 53 Chapitre 2 : Matériel et Méthodes Figure II.16 : Courbe d’étalonnage Mémantine𝜆 𝑚𝑎𝑥 =255nm IV.3. Appl