Evaluation du comportement mécanique des matériaux particulaires en compression : couplage entre analyse des cycles de compression et évaluation microstructurale par microtomographie à rayons X

Boudina Imen. 2022. Evaluation du comportement mécanique des matériaux particulaires en compression : couplage entre analyse des cycles de compression et évaluation microstructurale par microtomographie à rayons X. Montpellier : Université de Montpellier, 184 p. Thèse de doctorat : Sciences des biomatériaux : Université de Montpellier

Encadrement : Sharkawi, Tahmer ; Rondet, Eric

Résumé : Ce travail de thèse s'est intéressé à développer une nouvelle approche de caractérisation du comportement mécanique des milieux particulaires, à travers l'analyse d'image obtenue par microtomographie à rayons X. Dans un premier temps, une méthodologie combinant l'analyse des cycles de compression avec un suivi de paramètres morphométriques caractérisant les particules à travers l'analyse des images microtomographiques, a été mise au point. Cette méthodologie a été ensuite validée pour deux applications ; dans le domaine alimentaire et dans le domaine pharmaceutique. Le suivi de l'évolution au cours de la compression des paramètres morphométriques des diamètres, diamètre équivalent en volume (ESDv) et le diamètre de l'épaisseur de la structure (St Th), ont montré deux évolutions différentes au cours de la compression selon le mécanisme de déformation (plastique ou fragmentaire) des particules. Il a été possible de mettre en évidence la nature du croustillant des particules alimentaires normalement validé par des méthodologies plus complexes d'analyse sensorielle, en vérifiant l'hypothèse que le croustillant était attribué à un phénomène physique de fragmentation des particules. Finalement, cette méthodologie a été proposée comme outils permettant le suivi de la transmission des contraintes dans des compacts pharmaceutiques, à travers la préservation des structures particulaires pendant la compression. Il a été montré qu'en utilisant un excipient ductile, il est possible de préserver la morphologie de particules pouvant contenir des principes actifs au sein des systèmes multiparticulaires et donc potentiellement mieux maîtriser la libération de ces principes actifs.

Résumé (autre langue) : This research work focused on developing a novel approach to characterize the mechanical behaviour of particulate media through image analysis obtained by X-ray microtomography by combining the analysis of compression cycles and by following the evolution of morphometric parameters which characterized the particles based on microtomographic images. This methodology was then validated in food and pharmaceutical industry applications. Monitoring the morphometric parameters of the Volume Equivalent Sphere Diameters (ESDv) and Structure Thickness (St Th) diameters showed two different evolutions during compression depending on the particle's deformation mechanism (plastic or brittle). It was possible to highlight the crispy nature of food particles normally validated through more complex sensory analysis methodologies, by verifying the hypothesis that the crispiness can be attributed to a physical phenomenon of particle fragmentation. Finally, this methodology was used to evaluate the stress transmission within the pharmaceutical tablets, through the preservation of the particle structures during compression. It has been shown that by using ductile excipients, it is possible to preserve the morphology of particles that may contain the active ingredients within the multiparticulate systems, and therefore, potentially better control the release of these active ingredients.

Agences de financement hors UE : Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Auteurs et affiliations

• Boudina Imen, Université de Montpellier (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/608470/)

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