Une usine portable de fabrication de médicaments
29/08/16

Produire des médicaments rapidement grâce à une unité portable. Telle était la demande du Département de la Défense US aux chercheurs du MIT. Les développements technologiques réalisés pour répondre à cette demande, et auxquels Jean-Christophe Monbaliu, chercheur en chimie de l’Université de Liège, a participé, vont permettre une véritable révolution de l’industrie pharmaceutique.

pills

Imaginez, une unité de production portable permettant de fabriquer, en un temps record, des milliers de doses de médicaments pour répondre aux besoins dans des zones de conflits, en cas d’épidémie ou encore, tout simplement, pour faire face à une rupture de stock. Non, ce n’est pas le scénario d’une fiction qui sortira prochainement au cinéma. L’industrie pharmaceutique va bientôt connaître une vraie révolution en terme de production des médicaments grâce au travail d’une équipe de chercheurs du Massachussetts Institute of Technology (MIT) dont a fait partie Jean-Christophe Monbaliu. A son arrivée à l’Université de Liège en 2013, ce chimiste organicien crée le CiTOS (Center for Integrated Technology and Organic Synthesis). Il s’intéresse depuis sa thèse de doctorat aux nouvelles façons de créer de la matière. « Ce qu’on utilise aujourd’hui, et depuis des siècles d’ailleurs, pour produire des médicaments ce sont des réacteurs batch », explique-il. « Ce sont des réacteurs macroscopiques généralement en verre ou en métal au sein desquels on peut transformer la matière – l’exemple type en est le ballon en verre que l’on trouve classiquement au laboratoire. Il y a des images de ce type de technologie qui datent de l’Egypte ancienne ». Ces réacteurs macroscopiques utilisés pour fabriquer des produits chimiques depuis si longtemps sont peu onéreux à entretenir et permettent de faire un grand nombre de transformations différentes avec un seul de ces réacteurs. Mais ils présentent également de nombreux désavantages. « Ils nécessitent de gérer des inventaires particulièrement importants de réactifs et de produits parfois toxiques ou explosifs. On s’expose donc à un risque industriel important », précise Jean-Christophe Monbaliu. De plus, la fabrication de certains médicaments peut impliquer plusieurs étapes de transformation, ce qui allonge le temps de production. Il arrive que cela prenne jusqu’à une année complète. C’est donc très consommateur en termes de personnel et de temps. Enfin, les réactions qui se déroulent au sein des réacteurs batch ne sont pas efficaces. « La réaction se fait mais le mélange et le transfert de chaleur ne sont pas optimaux », souligne le chercheur. « Le transfert de la chaleur des parois du réacteur vers les réactifs est très lent, ce qui engendre des réactions moins bien gérées. Résultat : il y a une variabilité non négligeable dans la qualité du matériel qui est produit ». Dans le cas de réactions qui produisent de la chaleur, le transfert de celle-ci vers l’extérieur laisse également à désirer. La chaleur n’étant pas évacuée, elle entraîne une accélération de la réaction. On peut alors observer un phénomène d’emballement, pouvant lui-même mener à une explosion.  

reacteurs batch mesofluidique

Une unité mobile pour les situations d’urgence

Conscient des limites des réacteurs macroscopiques batch,  Jean-Christophe Monbaliu continue d’investiguer depuis la fin de sa thèse, notamment lors de différents post-doctorats à Gand et aux Etats-Unis, d’autres technologies pour transformer la matière. Il se concentre plus particulièrement sur une technologie appelée la microfluidique étendue aux procédés en flux-continu. « Contrairement aux procédés batch, les procédés de chimie en flux-continu utilisent des micro- et/ou des mésoréacteurs. Tout est une question de taille », explique le chimiste. « Dans la micro ou mésofluidique, on travaille dans des réacteurs particuliers qui peuvent prendre différentes formes mais qui ont tous le point commun d’être composés de canaux dans lesquels les réactifs circulent et qui ont une taille de 100 à 1000 microns de diamètre ». Autre différence avec la plupart des réacteurs batch : les réacteurs micro ou mésofluidiques sont alimentés en continu en réactifs. La transformation se déroule dans les canaux où ces réactifs circulent. Les bénéfices de cette technologie sont très intéressants pour la transformation de matière. En effet, elle permet d’obtenir très rapidement des mélanges homogènes, de contrôler très efficacement la manière dont les réactifs se mélangent ainsi que le transfert de chaleur. 

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