Cours 7, Diffusion et Dissolution

Question 1

Transport de soluté: transport passif définition

Answer 1

Ne nécessite aucune forme d’énergie pour faire bouger les molécules d’une région à l’autre

Question 2

La diffusion définition

Answer 2

Transfert de molécules dans le sens d’une différence de concentration (gradient de concentration)

Question 3

Exemples de transport passif

Answer 3

• Relargage d’une drogue provenant d’un système transdermique
• Absorption de drogues au travers de la peau
• Tractus gastro-intestional
• D’autres sites d’administration

Question 4

Que veut-on dire par la présence d’une membrane?

Answer 4

Les molécules peuvent rencontrer des régions dans lesquelles la perméabilité est réduite

Question 5

Exemple de membrane

Answer 5

organes du corps, peau, échantillon murin, peau de souris, de serpent, de cadavre, membranes en polymère, enrobages, etc…

Question 6

Rôle de la membrane

Answer 6

modifie la vitesse à laquelle les particules peuvent diffuser

Question 7

Pourquoi la membrane peut être sélective?

Answer 7

• ne permettre le passage que de certains produits
• retarder le passage d’autres susbtances

Question 8

Étapes des systèmes à libération contrôlée

Answer 8

1. Principe actif dans la forme galénique
2. Principe actif à l’interface forme galénique/peau
3. Principe actif dans l’épiderme
4. Principe actif dans le derme et dans l’hypoderme
5. Principe actif dans le sang

Question 9

Rôle de la Loi de Fick

Answer 9

Permet de décrire un flux de matière J (débit massique ou volumique, nombre de particules, par unité de temps à travers une surface) en fonction des paramètres:

• Surface offerte à la diffusion
• Gradient de concentration en fonction de la distance
• Coefficient de diffusion, D

Question 10

Loi de Fick = transfert de quoi?

Answer 10

quantité

apprendre la formule

D: le coefficient de diffusion (cm2/s)
C: la concentration (g/cm3)
x: la distance du mouvement qui est perpendiculaire à la surface barrière (cm)

Question 11

La loi de Fick se précise dans quoi?

Answer 11

La variation de concentration dans un volume est égale à la différence entre la quantité entrant et la quantité quittant ce volume

flux entrant ; compartiment donneur
flux sortant ; compartiment récepteur

Question 12

Le gradient ______ est l’équivalent de ____________ et est constant à l’équilibre dans la loi de Fick

Answer 12

((C1-C2)/h))

dC/dx

Question 13

On peut remplacer C1 et C2 par KCd et KCr dans lequel K est le coefficient de partage entre ___ et ___ ET ______ et ______ à l’équilibre

Answer 13

C1 et Cd

C2 et Cr

k: coefficient de partage (pas d’unités)
D: coefficient de diffusion (cm2/sec)
h: L’épaisseur de la couche à traverser (cm)

Note : dans les exercices, si la valeur de h n’y est pas, elle est de 1.

Question 14

Conditions sink, Si Cr est très faible par rapport à Cd et qu’on remplace Dk/h par le coefficient de perméabilité P (cm/sec), ca donne quoi comme formule :

Answer 14

dM/dt = DSKCd/h

dM/dt = PSCd

Question 15

Si Cd demeure constant comme par exemple dans une solution saturée en présence d’un excès de solide, la quantité diffusée ou libérée en fonction du temps s’exprime par l’équation suivante qui reflète un processus de transfert d’ordre zéro :

Answer 15

M = PSCd t = K0 t

Question 16

Pente formule

Answer 16

PSCd

Question 17

Si Cd n’est pas constante et varie en fonction du temps, le processus de diffusion est d’ordre un et s’exprime par :

Answer 17

logCd =logCd(0) - PSt/2,303Vd

Question 18

Appareils de mesure de la diffusion, cellule de diffusion : Cellule de Franz

Answer 18

d : compartiment donneur
p : préparation pharmaceutique
m : membrane
o : orifice de prélèvement
r : compartiment receveur
t : compartiment thermostaté
a : agitateur

Question 19

Explique c’est quoi le temps de latence

Answer 19

• Au début du processus de diffusion ou de libération, la vitesse n’est pas constante
• Il s’écoule un certain temps avant que la vitesse devienne constante
• C’est le temps de latence tL

apprendre les 3 formules

Question 20

Pourquoi la dissolution est importante?

Answer 20

L’étape de dissolution d’un principe actif est primordiale puisqu’elle précède l’absorption et peut la limiter si elle est insuffisante

Pour être absorbé, le principe actif doit être dissous donc libéré de la forme pharmaceutique

Dans le cas d’un comprimé

Question 21

Désagrégation primaire vs désagrégation secondaire

Answer 21

Désagrégation primaire

Le comprimé ou la gélule se fragmente en granules dans le tube digestif sous l’effet de l’eau et des mouvements.

Objectif : augmenter la surface exposée au liquide.

Si cette étape est lente, la dissolution globale du médicament ralentit.

Désagrégation secondaire

Chaque granule se désintègre en particules plus fines (cristaux ou molécules isolées).

Plus les particules sont petites, plus la surface spécifique augmente, ce qui accélère la dissolution.

Dissolution

Les particules solides passent en solution moléculaire dans les fluides gastro-intestinaux.

C’est la forme dissoute qui peut traverser les membranes biologiques.

Absorption

Le médicament dissous diffuse à travers la muqueuse digestive (souvent par diffusion passive selon le gradient de concentration).

Il rejoint la circulation sanguine sous forme moléculaire libre.

Distribution dans le sang

Une fois dans le plasma, le médicament peut être lié aux protéines plasmatiques ou circuler librement vers les tissus cibles.

Désagrégation primaire → désagrégation secondaire → dissolution → absorption → passage dans le sang.
Chaque étape conditionne la suivante ; une mauvaise désagrégation limite la dissolution, donc l’absorption et la biodisponibilité.

Question 22

Couche stagnante

Answer 22

Dans la théorie de Noyes et Whitney, la couche stagnante (ou film diffusant) est la fine couche de liquide immobile qui entoure la surface du solide en dissolution.

Rôle :

Elle constitue la barrière de diffusion que les molécules dissoutes doivent traverser pour passer du solide à la solution environnante.

À l’intérieur, la concentration du soluté varie de Cs (concentration de saturation, à la surface) à C (concentration dans le liquide en vrac).

Question 23

Théorie de la couche de diffusion (Noyes et Whitney)

Answer 23

apprendre les formules

Question 24

Si C est beaucoup plus petit que Cs (conditions sink)

Answer 24

/h

Question 25

Dissolution

Answer 25

* Le principe actif se dissout instantanément dans une couche très fine de solvant située autour de la particule jusqu’à l’obtention d’une solution saturée * Le principe actif ne peut plus se dissoudre tant qu’une certaine fraction de produit dissous n’a pas quitté cette couche par diffusion dans le liquide ambiant * Cette diffusion permettra la poursuite de la dissolution tant que le milieu liquide ambiant ne sera pas lui-même saturé

Question 26

Quelle équation on utilise pour tenir compte du processus de dissolution?

Answer 26

Hixson-Crowell * L’équation de Noyes et Whitney sous-entend que la surface S reste constante, ce qui n’est pas le cas avec des poudres * Pour tenir compte du changement de surface des particules durant le processus de dissolution, on utilise l’équation de Hixson-Crowell * Volume d’une sphère

Question 27

Dissolution des poudres

Answer 27

loi de la racine cubique de dissolution de Hixson-Crowell * Expression mathématique: k est une constante: taux de dissolution * La représentation graphique de cette loi est une droite dont la pente est égale à k

Question 28

Dissolution

Answer 28

* Dissolution des poudres: loi de la racine cubique de dissolution de Hixson-Crowell * Cette loi n'est applicable que pour des poudres monodispersées à prédominance sphérique * Elle peut être utilisée si les poudres suivent une granulométrie normale * Un profil de dissolution biphasique est obtenu si la poudre est constituée de deux espèces de granulométrie différentes

Question 29

Dissolution des comprimés, capsules et granules

Answer 29

* Appareils de détermination de la vitesse de dissolution * Appareil à paniers tournants * Appareils à palettes tournantes

Question 30

Appareils pour mesurer la dissolution

Answer 30

Cette méthode permet de déterminer la constante k de l'équation de Hixson-Crowell

Question 31

Libération des médicaments; facteurs qui influencent la libération des médicaments

Answer 31

Facteurs physico-chimiques * Solubilité * Coefficient de partage *Coefficient de diffusion Facteurs pharmaceutiques * Formes pharmaceutiques Facteurs physio-pathologiques *pH, sécrétions et motilité gastro-intestinale

Question 32

Matrice de polymère

Answer 32

Une matrice polymère est un système solide où le médicament est dispersé dans un polymère. Elle contrôle la libération du principe actif dans le temps. 1. Structure Le médicament est uniformément incorporé dans la masse polymérique. Le polymère peut être hydrophile (gonflable, soluble dans l’eau) ou hydrophobe (insoluble, lentement perméable). 2. Mécanismes de libération Trois phénomènes dominent : a. Diffusion Le médicament dissous diffuse à travers le réseau polymérique vers le milieu extérieur. Vitesse gouvernée par la loi de Fick. Typique des matrices hydrophobes (ex. éthylcellulose, polyméthacrylate). b. Érosion / dégradation Le polymère se désagrège chimiquement ou mécaniquement, libérant le médicament incorporé. Typique des matrices biodégradables (PLA, PLGA). c. Gonflement et diffusion contrôlée Les polymères hydrophiles (ex. HPMC) gonflent au contact de l’eau → formation d’un gel. Le médicament diffuse lentement à travers cette couche visqueuse. Le front de gonflement se déplace vers l’intérieur au fil du temps. 3. Étapes typiques Hydratation / pénétration du fluide biologique. Gonflement ou dégradation du polymère. Diffusion du médicament hors de la matrice. Dissolution complète et libération totale. 4. Avantages Libération prolongée (heures à jours). Réduction de la fréquence d’administration. Profil de concentration plasmatique plus stable. 5. Paramètres clés Nature du polymère (hydrophile vs hydrophobe). Taille des particules du médicament. Rapport médicament/polymère. Conditions du milieu (pH, agitation, température). Résumé : Une matrice polymère contrôle la vitesse de libération d’un médicament en modulant la diffusion et/ou la dégradation du polymère, assurant ainsi une libération prolongée et régulière dans le corps.

Question 33

Mécanisme de libération des matrices de polymère

Answer 33

*La vitesse de libération sera plus rapide au début car le principe actif parcourt une moins grande distance dans la matrice *À mesure que la zone de déplétion s’élargit, la vitesse de libération diminue

Question 34

Matrices de polymère, expression mathématiques (Higuchi)

Answer 34

Q : quantité du médicament libérée D : coefficient de diffusion A : la quantité totale de médicament Cs : La solubilité du médicament dans la matrice de polymère t : temps **apprendre la formulke*

Question 35

Matrices granulaires

Answer 35

*Comparativement à la matrice de polymère, la matrice granulaire est composée de pores plus ou moins nombreux et de canaux plus ou moins tortueux *C’est pourquoi il faut inclure dans les expressions mathématiques les paramètres: * de porosité ε qui affecte le coefficient de diffusion D et la solubilité apparente Cs * de tortuosité τ qui affecte le coefficient de diffusion D

Question 36

Matrices granulaires

Answer 36

Vmatrice : volume vrai de la matrice Vmédicament : volume du médicament