Le CO2 supercritique peut être utilisé non seulement pour obtenir des extraits adaptés à l’encapsulation, mais aussi à d’autres étapes du processus, telles que la génération de particules, l’imprégnation de matériaux, la réduction de la charge microbienne, et bien plus encore.
CO2 supercritique : un outil polyvalent pour l’innovation en encapsulation
Le CO2 supercritique est le fluide supercritique le plus utilisé, grâce à ses propriétés avantageuses dans ces conditions (forte diffusivité, grand pouvoir de dissolution, non toxique, non inflammable, non explosif, économique, largement disponible, etc.).
Sa polyvalence a stimulé l’expansion des recherches et des applications ces dernières décennies, comme en témoignent les publications scientifiques et technologiques en hausse constante.
Dans le cadre de l’encapsulation, le CO2 supercritique permet d’agir sur différentes étapes du processus, offrant des opportunités variées, comme l’illustrent plusieurs exemples récents.
Extraction d’extraits pour l’encapsulation
Le CO2 supercritique est un excellent solvant pour les substances lipophiles non polaires. Il est utilisé non seulement pour le dégraissage et l’obtention de protéines, mais aussi pour produire des extraits de haute qualité. Ces procédés d’extraction sont réalisés sans oxygène et à température modérée, préservant ainsi les propriétés fonctionnelles ou organoleptiques des extraits par rapport aux méthodes traditionnelles utilisant des solvants organiques.
Des exemples d’applications industrielles (cosmétiques, parfums) coexistent avec des recherches visant à explorer de nouvelles voies, notamment l’interaction avec d’autres composants. Une étude de 2020 a mis en évidence l’utilisation du CO2 supercritique pour extraire des pelures d’oignon un extrait antioxydant riche en quercétine, ainsi que son interaction avec la β-lactoglobuline comme potentiel vecteur.
Production de particules micro/nano-encapsulées
La technologie au CO2 supercritique permet aussi la micronisation ou l’encapsulation de substances, en particulier à l’échelle micrométrique. Les procédés exploitant les propriétés du CO2 supercritique pour générer des particules sont multiples et représentent un domaine d’innovation majeur.
Selon la nature des substances, du revêtement, de l’application visée et des objectifs (amélioration de la biodisponibilité, contrôle de la libération, etc.), il est essentiel d’évaluer les technologies appropriées à base de CO2 supercritique.
De nombreux exemples ont émergé en 2020 : vitamines (E, C, riboflavine, tocophérol), extraits naturels (açaï, poivre rose, huiles essentielles), composés bioactifs (curcuma, disulfirame antitumoral) ou encore principes actifs pharmaceutiques (amoxicilline, anti-inflammatoires, coenzyme Q10, arginine).
Ces procédés reposent soit sur la solubilisation dans le CO2 supercritique suivie d’une précipitation (ex. : RESS), soit sur l’utilisation du CO2 supercritique comme anti-solvant (ex. : SAS, GAS, PCA, PGSS, DELOS, SFEE, ASES), avec une grande diversité d’applications.
L’efficacité de ces procédés dépend aussi de l’équipement utilisé (buses, systèmes de collecte, mélangeurs, etc.), ce qui explique le développement d’innovations spécifiques.
Imprégnation de supports et encapsulés avec CO2 supercritique
Grâce à sa forte diffusivité, le CO2 supercritique permet d’imprégner divers matériaux, conférant des fonctionnalités supplémentaires.
Il est utilisé pour insérer des substances dans des particules préalablement formées. Par exemple, une étude a montré l’imprégnation de microparticules de soja avec de l’huile de chia, protégeant cette dernière contre l’oxydation et contrôlant sa libération dans le tractus gastro-intestinal.
Post-traitement d’encapsulés : désolvatation, séchage, stérilisation
Dans certains cas, des procédés d’encapsulation impliquent des solvants organiques, nécessitant des étapes de purification. Le CO2 supercritique peut être utilisé pour éliminer ces résidus, comme le montre une étude de 2020 ayant retiré 99 % du dichlorométhane de microsphères de PLGA contenant de la rispéridone.
Dans d’autres cas, la stérilisation des dispositifs encapsulés est cruciale, notamment pour des applications biomédicales. Une recherche récente a démontré l’efficacité du traitement au CO2 supercritique (2 heures) pour stériliser des membranes nanoporeuses en hydrogel à base de polyuréthane, destinées à l’encapsulation cellulaire en vue d’implants.
L’expertise d’AINIA en CO2 supercritique et encapsulation
AINIA possède plus de 25 ans d’expérience dans le développement et le transfert industriel de solutions basées sur les processus au CO2 supercritique, ainsi que plus de 15 ans d’expérience en encapsulation. En 2020, des progrès ont été réalisés dans le développement de procédés d’encapsulation par CO2 supercritique, avec l’intégration de nouveaux dispositifs expérimentaux.
Ces travaux ont été cofinancés par l’IVACE (Institut Valencien de Compétitivité des Entreprises) dans le cadre de son programme de soutien à la recherche et au transfert technologique vers l’industrie.
