Février 2010 - Des capsules « intelligentes » qui libèrent leur contenu à température choisie


Comment délivrer un principe actif de manière contrôlée ? La chose n'était pas évidente jusqu'à présent. Des chercheurs du Centre de recherche CNRS Paul Pascal à Bordeaux viennent de concevoir des capsules "intelligentes" capables de libérer leur contenu à la demande, sous l'effet d'une simple élévation de température. Décrit dans un article publié le 2 février 2010 dans la revue Langmuir, ce dispositif original vient d'être breveté. Il promet d'ores et déjà de nombreuses applications dans bien des domaines, comme l'alimentation, la parfumerie ou l'agronomie, pour délivrer par exemple des pesticides au-delà d'une certaine température.

Pour délivrer un contenu, par exemple un agent thérapeutique en médecine, on utilise souvent des supports en silice. La propagation se fait alors via les pores de la silice ou par dissolution de celle-ci, mais elle n'est pas ou très peu contrôlée. Afin de pallier à cet inconvénient majeur, trois chercheurs du Centre de recherche Paul Pascal (1), une unité propre du CNRS, ont mis au point une méthode astucieuse, tout à fait inédite : des capsules pouvant libérer leur contenu à la demande, sous l'effet d'une augmentation de température.

L'idée est simple et la fabrication du dispositif également : les scientifiques dispersent de l'huile, qui peut contenir un agent spécifique, dans de l'eau. Stabilisée sous forme de gouttes par des particules de silice, cette émulsion a pour particularité essentielle d'être constituée d'huile liquide à température de fabrication (65°C) mais solide à température ambiante. Une coque de silice est ensuite polymérisée autour des gouttes refroidies : on obtient alors des capsules stables au stockage. Il est dès lors possible de provoquer la libération du contenu des capsules en les chauffant au-delà de la température de fusion de l'huile choisie. Le passage de l'état solide à l'état liquide s'accompagne d'une expansion volumique de l'huile confinée, ce qui suffit à casser l'écorce de silice.

La température de libération requise peut aisément être sélectionnée entre 35°C et 56°C en choisissant l'huile adéquate ou en mélangeant plusieurs types d'huile. Elle correspond à la température de fusion de l'huile ou du mélange. Un autre paramètre est ajustable : le mode de libération du contenu qui peut s'effectuer soit par trains de gouttelettes, soit en totalité et en une seule fois, ce qui permet de contrôler la vitesse de libération du contenu.

Le principe est très simple, peu coûteux et applicable à de très nombreux systèmes. Ce dispositif pourrait par exemple jouer le rôle de témoin de conservation d'aliments ou permettre la délivrance d'un parfum dans l'air, sur un textile ou sur la peau. On peut aussi penser à la libération d'un agent thérapeutique sur la peau qui pourrait, dans ce cas, être provoquée par un frottement local lors de l'étalement (le frottement induisant un échauffement). Autre exemple : l'émission d'un bactéricide lorsque la température atteint la température de prolifération de bactéries dans des conduits... Les champs d'application sont multiples. Et les chercheurs imaginent déjà de concevoir des systèmes à émulsions doubles qui permettraient d'étendre cette technique vers les multi-thérapies.

© CRPP / CNRS 2009 Exemple d'une capsule relargant son contenu dans le milieu extérieur après augmentation de la température. De gauche à droite : 1. Capsule en-dessous de la température de fusion de l'huile, l'huile est solide. 2. Capsule au-dessus de la température de fusion : la capsule se rompt. 3. Propagation de la fissure et sortie de l'huile liquide. 4. La capsule se vide après relargage complet de son contenu. Barre d'échelle = 20 µm.

© CRPP / CNRS 2009 Principe de la synthèse des capsules. (1) dispersion des particules, (2) émulsification à chaud d'une huile cristallisable, (3) refroidissement de l'émulsion à température ambiante, (4) minéralisation d'une écorce de silice autour des gouttes.

Notes :
(1) Ils appartiennent tous trois à l'équipe "Chimie intégrative, matériaux multiéchelles et émulsions" (CIMMEs).

Références :
Thermo-stimulabled wax@SiO2 core shell particles. Mathieu Destribats, Véronique Schmitt et Rénal Backov. Langmuir. 2 février 2010

Contacts :
Chercheur
Véronique Schmitt
T 05 56 84 56 67
schmitt@crpp-bordeaux.cnrs.fr

Presse
Priscilla Dacher
T 01 44 96 46 06
priscilla.dacher@cnrs-dir.fr