Contribution à l'étude des caractèristiques physico-chimiques des gels de chitosane/β-glycérophosphate

Abstract

En plus de son abondance, le chitosane un polysaccharide naturel, présente des propriétés intéressantes dues à sa biocompatibilité, sa biodégradabilité et ses propriétés bioadhésives. Il a été largement étudié, aussi bien pour son intérêt scientifique que pour son potentiel dans les applications industrielles. Dans cette étude, nous avons mis au point la transformation de solutions aqueuses de chitosane, en un gel sensible au pH et à la température. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux solutions auxquelles on a ajouté des sels polyoliques ayant une tête anionique, comme par exemple le sel dibasique β–Glycérophosphate. Le principal avantage de telles solutions réside dans la présence et la modification d’interactions entre les chaînes de chitosane, dues à l’effet des parties polyols. Tel effet est susceptible d’augmenter les interactions hydrophobes entre les chaînes de chitosane. Nous avons trouvé que des solutions aqueuses à base de chitosane et de β–Glycérophosphate forment des gels rapidement, dans des conditions de température et de pH bien définies. Cette étude montre aussi que les solutions de chitosane amenées à un pH compris entre 6,5 et 7,2 à l’aide des β–Glycérophosphate, peuvent former un gel à partir de 37°C. Pour un pH compris entre 6,5 et 6,9 ; le gel ainsi obtenu est entièrement thermoréversible, tandis que si le pH de la solution est supérieur à 6,9 le système n’est que partiellement thermoréversible. Ceci laisse supposer que les interactions hydrophobes, qui sont également thermoréversibles, jouent un rôle non négligeable dans la formation de gel de chitosane / β–Glycérophosphate et que dans certaines conditions de pH, elles sont même prépondérantes. La déacétylation du chitosane a permis d’obtenir différents degrés de déacétylation (DDA). Nous avons suivi le procédé classique de déacétylation qui consiste en un traitement à 130°C avec une solution basique très concentrée (50%NaOH), utilisée avec un rapport de 10/1, en volume de solution NaOH/masse de chitosane. Des DDA très élevés ont pu ainsi être obtenus. Ensuite, nous avons montré que le DDA du chitosane dépend de la température et du temps de traitement. Les DDA de ces nouveaux chitosanes ont été déterminés à l’aide d’une nouvelle méthode conductimétrique qui consiste à doser le polymère neutre par un acide fort, une solution de HC1, (0,1 M) par exemple. Cette technique simple et rapide s’est avérée efficace car elle nous a permis d’obtenir des résultats qui se comparent avantageusement à ceux déduits de l’analyse des spectres RMN-C¹³. Une étude rhéologique a été menée afin d’étudier la solution, le gel et la transition entre ces deux états. Le mélange chitosane / β–Glycérophosphate a été soumis à une contrainte de cisaillement oscillatoire et la viscosité linéaire a été mesurée au cours de la gélification du système aqueux. Le point de gel a été défini et déterminé expérimentalement comme étant le point pour lequel tan δ est indépendant de la fréquence. A partir du point de gel, on observe un comportement loi-puissance des modules dynamiques G ’ et G ’’ (G ’ ∝ ωⁿ' et G ∝ωⁿ") avec une valeur du coefficient telle que n' ≈ n" ≈ n ≈ 0,435. La température de gélification et la consistance ou fermeté du gel, ont été déterminées en fonction du DDA, des concentrations en chitosane et en β–Glycérophosphate. Les interactions hydrophobes ou micellaires sont supposées être à l’origine de la gélification des solutions chitosane / β–Glycérophosphate. L’impact principal de cette gélification thermique consiste à fournir des hydrogels injectable in-situ des formulations liquides peuvent être chargées avec les matériaux thérapeutiques (médicaments, protéines pu cellules) et injectées dans le corps pour former un gel implanté in-situ.