Publié le 20/03/2019  Dans : Actualités technologiques  Vu 128 fois

Contrôler la taille des gouttelettes constitue un défi considérable

Contrôler la taille des gouttelettes constitue un défi considérable

Les émulsions sont de fines dispersions de gouttelettes de la taille du micromètre dans un solvant non miscible. Celles-ci sont largement utilisées dans plusieurs industries comme véhicules d’administration ou solutions d’encapsulation pour différents principes actifs. L’analyse de la taille des gouttelettes de ces systèmes fascinants et complexes est essentielle pour optimiser leurs performances et leur sécurité.

Les techniques classiques produisent des émulsions en grande quantité mais contrôler la taille des gouttelettes obtenues constitue un autre problème. La taille de ces gouttelettes polydispersées peut varier d’environ 20 % ce qui affecte leur taux de dégradation la cinétique de libération de l’encapsulant et la stabilité de l’émulsion. «Les gouttelettes de différentes tailles sont particulièrement problématiques dans l’industrie pharmaceutique où des quantités irrégulières de médicament encapsulées dans des gouttelettes et des particules polydispersées chargées de médicament peuvent provoquer une libération inattendue du médicament en amont du site d’administration. Cela peut éventuellement entraîner des effets cytotoxiques indésirables» explique Remigijus Vasiliauskas responsable du projet AutoMonoDroplet financé par l’UE.

L’homogénéité est préférable

La microfluidique correspond aux sciences et à l’ingénierie concernant des systèmes capables de traiter des fluides en utilisant de minuscules canaux à des dimensions très petites. Cette technologie révolutionnaire et émergente permettant un contrôle et une manipulation précis des fluides crée des gouttelettes extrêmement monodispersées très appréciées dans différents domaines – essentiellement lorsque de petites quantités de fluide doivent être manipulées, mesurées ou analysées sur une courte période.

«La microfluidique à base de gouttelettes est devenue un outil polyvalent pour la fabrication de microparticules monodispersées (variations de taille <5 %) à une cadence de production de l’ordre du kilohertz. La quantité minuscule d’échantillons et de réactifs nécessaires, et la réduction des coûts qui en découle constituent les principaux avantages de cette technologie», remarque Remigijus Vasiliauskas. Son usage n’est cependant pas encore très répandu dans l’industrie. «C’est peut-être à cause des problèmes de commercialisation liés principalement aux taux de production plus élevés et aux quantités plus importantes d’émulsions nécessaires dans les applications industrielles. De plus, certaines applications nécessitent un degré d’homogénéité de taille encore plus élevé», ajoute Remigijus Vasiliauskas.

Des microgouttelettes sur mesure

Le projet AutoMonoDroplet a abordé les deux problèmes les plus complexes: parvenir à une taille plus cohérente et faire passer la production de microgouttelettes à l’échelle industrielle. Sa principale réalisation est d’avoir élaboré un système de production de gouttelettes entièrement automatisé, capable de contrôler la taille et la fréquence des gouttelettes ainsi que d’ajuster le débit et la pression des liquides afin de compenser toute modification du système de pompage de fluides. Le système maintient également une très grande uniformité de production des gouttelettes pendant de longues périodes tout en produisant de grandes quantités d’émulsions monodispersées, en particulier lorsqu’elles sont utilisées avec une puce microfluidique comportant de nombreux dispositifs de focalisation de flux fonctionnant en parallèle.

«Les microgouttelettes évoquent l’image de minuscules gouttelettes d’une taille comparable à la largeur d’un cheveu humain et se déplaçant à grande vitesse. Pour observer et identifier avec précision leur taille, des caméras coûteuses à haute sensibilité sont nécessaires», explique Remigijus Vasiliauskas. Pour éviter des coûts supplémentaires, les chercheurs ont projeté une lumière laser sur les gouttelettes. Cette lumière, lorsqu’elle est renvoyée, est traitée par des algorithmes spéciaux afin que la taille des gouttelettes puisse être calculée avec précision. Les données sont ensuite envoyées à la pompe à pression microfluidique qui compense toute incohérence dans la taille des gouttelettes en modifiant la pression, ce qui entraîne la production de gouttelettes très monodispersées.

Le nouveau système microfluidique d’AutoMonoDroplet permet des avancées rapides dans la génération de gouttelettes en permettant aux utilisateurs de produire des gouttelettes monodispersées sur mesure allant de 50 à 300 micromètres. Ne nécessitant aucune intervention humaine, le système peut fonctionner 24 heures sur 24, augmentant ainsi l’efficacité de la production, avec de plus grandes quantités d’émulsions produites.


Publiez vos communiqués sur achats-industriels.com, cliquez ici