Mécanismes des transformations de phases induites par broyage: cas d'un système moléculaire organique énantiotrope

Abstract

Le broyage est une opération importante lors de la fabrication de beaucoup de matériaux puisqu'en plus de réduire la taille des particules, un broyage de haute énergie est capable de déclencher des transformations physiques ou des réactions chimiques [1]. C'est donc une technologie qui se développe dans de nombreux domaines, de la métallurgie à la biologie. En particulier, dans le domaine pharmaceutique, le broyage tend à devenir un outil de mécano-synthèse de systèmes multi-composants prometteurs pour résoudre les problèmes de solubilité de nouveaux principes actifs. Cependant, pour utiliser efficacement cette technologie, les mécanismes à l'œuvre dans ces transformations doivent être maitrisés. Dans le cas des composés moléculaires, de nombreux travaux ont permis de mieux cerner les conditions d'amorphisation et les mécanismes impliqués [2]. En revanche, les transformations polymorphiques restent moins bien comprises et les mécanismes sous-jacents (transformation directe ou passage par un état amorphe transitoire) une question ouverte, spécialement pour les systèmes énantiotropes, très peu étudiés. En effet, dans ces systèmes où chaque forme cristalline possède son domaine de stabilité thermodynamique, une transformation solide-solide directe peut avoir lieu à la température d'inversion de stabilité. Le travail de recherche présenté porte sur les transformations de phases induites par broyage d'un principe actif pharmaceutique possédant deux formes polymorphiques, alpha et beta, en situation d'énantiotropie, la forme commerciale alpha étant la forme métastable à température ambiante (T(alpha-beta) = 150°C). Le croisement des informations issues de la caractérisation structurale (diffraction de rayons X), thermodynamique (analyse enthalpique différentielle) et dynamique (spectroscopie de relaxation diélectrique, DRS) du composé broyé montre qu'alors qu'un broyage à Tg – 50°C (Tg = 40°C) provoque l'amorphisation totale du composé, un broyage dans la zone de la transition vitreuse (à Tg – 15°C) conduit à la transformation polymorphique vers la phase beta. Cette transformation vers la forme stable s'avère déclenchée par une phase amorphe transitoire en quantité suffisante (environ 10%). Par ailleurs, la caractérisation approfondie des formes cristallines générées par broyage et leur évolution en température met en évidence leur nature hautement défectueuse, l'étude DRS, en particulier, montrant de façon originale l'existence d'une mobilité locale résiduelle en surface des cristallites. Nous remercions, pour leur soutient financier, les projets Européens Interreg 2 Mers 2014-2020 et le fond européen de développement régional (FEDER) dans le cadre des contrats de subvention "IMODE 2S01-059" et "Site Drug 2S07-033".

Références : [1] E. Boldyreva, Chem. Soc. Rev., 42, (2013), 7719-7738. [2] M. Descamps, JF. Willart, Adv. Drug Delivery Rev., 100, (2016), 51-66.