Étude de l’influence de différentes méthodes de fabrication sur l’architecture et les propriétés physico-chimiques des nanoparticules à base de PEG-b-PLA

Abstract

Les nanoparticules polymériques permettent d’améliorer la biodistribution et la stabilité des principes actifs. Leur performance in vivo est étroitement reliée à leurs propriétés physico-chimiques, donc il est important d’étudier les facteurs qui modifient ces propriétés, afin de bien contrôler le fonctionnement des nanoparticules. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’effet de la méthode de fabrication sur les propriétés et la distribution du PEG dans des nanoparticules polymèriques. Pour ce faire, un copolymère « dibloc », PEG-b-PLA, synthétisé dans notre laboratoire, a été utilisé pour préparer des nanoparticules en faisant appel à plusieurs techniques, soient, la Nanoprécipitation Classique, la Nanoprécipitation « Flash » (un mélangeur par collision de jets) et enfin une méthode basée sur la Microfluidique (mélangeur à l’échelle micrométrique constitués de canaux avec des motifs d’arrêtes de poissons). Au moment de la fabrication, nous avons encapsulé trois principes actifs différents, ayant des valeurs différentes de Log P, afin d'évaluer l'effet combiné du Log P et du procédé de fabrication sur l’efficacité d’encapsulation. La distribution de taille ainsi que le Potentiel Zêta ont été déterminés par « Dynamic Light Scattering » (DLS) et « Electrophoretic Light Scattering » (ELS) respectivement. La distribution et la densité de PEG à la surface ont été quantifiées par -RMN et l’efficacité d’encapsulation de chaque actif a été déterminée par HPLC-UV. Nous avons observé que la taille, la polydispersité et la densité de PEG à la surface des nanoparticules sont fortement affectées par le procédé de fabrication. Pour sa part, le Potentiel Zêta dépend grandementdu milieu où les nanoparticules se trouvent. De plus, l’efficacité d’encapsulation dépend principalement du Log P du principe actif, et elle n’est pas significativement affectée par la méthode de fabrication. Les résultats obtenus permettent de mettre en évidence la relation entre la méthode de fabrication et les caractéristiques des nanoparticules, ce qui peut nous aider à sélectionner la meilleure méthode de préparation en fonction des caractéristiques visées et du tissu que nous désirons cibler.

Polymeric nanoparticles can improve the biodistribution and stability of active molecules. Their in vivo performance is closely related to their physicochemical properties, so it is important to study the factors that modify these properties, in order to properly control the nanoparticles performance . The objective of this study is to evaluate the effect of the fabrication method on the properties and surface PEG coverage of nanoparticles. A PEG-b-PLA diblock copolymer, synthesized in our laboratory, was used to prepare nanoparticles through batch nanoprecipitation, flash nanoprecipitation (using an impinging jet micromixer) and microfluidics (using a herringbone micromixer). We loaded the nanoparticles with three different drugs, having different Log P values, to evaluate the combined effect of Log P and the manufacturing process on the encapsulation efficiency. Size distribution and Zeta Potential were determined by DLS and ELS respectively. The distribution and density of PEG at the surface were quantified by 1H-NMR and the encapsulation efficiency of each drug was determined by HPLC-UV. Size, PdI and surface PEG density of the nanoparticles were found to be strongly affected by the manufacturing process. For its part, the Zeta Potential is markedly affected by the composition of the medium where the nanoparticles are dispersed. Moreover, the encapsulation efficiency depends mainly on the Log P of the drug, and it is not significantly affected by the fabrication method. The results obtained show the relationship between the preparation method and the characteristics of the nanoparticles, which can help us to select the best method of preparation according to the targeted characteristics and the target tissue.

Keywords: PEG-b-PLA, Polymeric nanoparticles, Batch Nanoprecipitaion, Impinging jet micromixer, Herringbone micromixer, Encapsulation efficiency, Physicochemical properties, Surface PEG, Log P, Injection rate.