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The overall goal of this work consisted in ameliorating the bioavailability of drugs known for their poor hydrosolubility (testosterone) or for their lipidic character (omega-3 fatty acids). This was achieved using lipid nanoparticle systems and nanocrystals In case of testosterone the work consisted of the development of an oral dosage form with superior properties compared to the currently commercially available oral system (Andriol Testocaps®). The other part of this work was the design of a lipid nanoparticle-based omega- 3 fatty acid formulation, which, despite the use of cheap fish oil as source of omega-3 fatty acids, has low smell and taste properties while nevertheless being stable. The development of the oral testosterone drug delivery system was accomplished on the basis of lipid nanoparticles technology and also using drug nanocrystal technology. In both cases, systems could be developed that met the requirements with regards to drug loading (NLC) and stability (NLC and drug nanocrystals). Up to 30 % of testosterone undecanoate could be incorporated into the lipid phase of the NLC. Furthermore, the production of particles with different lipids, which are supposed to promote lymphatic absorption and hence the bioavailability of the hormone. Drug nanocrystals of testosterone (T) and testosterone undecanoate (TU) were prepared with a mean size of about 470 nm (TU) and 860 nm (T). Also with this system, an enhanced lymphatic absorption was expected. The bioavailabilites of the developed NLC based drug delivery systems were all higher than the bioavailability of the product on the market when no additional lipid was supplied. This gives reason to believe, that the influence of co-administered food on the bioavailability of the systems is less pronounced than with Andriol Testocaps®. Based on the findings that lipid nanoparticles can improve oral bioavailability, the development of an omega-3 fatty acids nanoparticulate system (NLC) out of cheap fish oil was a logic step. The oral bioavailability of the omega-3 fatty acids is much higher than the one of TU (about 70 %). Through the use of NLC technology, the taste and smell is even more reduced. It was rather unexpected that we achieved to have a formulation that consisted of 70 % lipid phase (and 30 % water) but still was paste-like and easy to redisperse. This makes the use of the paste as an additive in food and beverages possible to better supply the patient with essential omega-3 fatty acids.; Le but général de ce travail correspond à l'amélioration de la biodisponibilité de principes actifs connus pour leur faible biodisponibilité (testostérone) ou pour leur caractère lipidique (acides gras oméga 3). Des systèmes nanoparticulaires à base de lipides et des systèmes nanocristaux ont été développés notamment dans le cas de la testostérone, afin d'obtenir une biodisponibilité supérieure au système oral actuellement commercialisé, Andriol Testocaps®. L'autre partie de ce travail consistait en la conception d'une formule d'acides gras omega -3 dans des nanoparticules lipidiques, susceptibles malgré l'utilisation d'une huile de poisson bon marché comme source d'acides gras omega-3, de n'avoir que peu d'effets sur le goût et l'odorat tout en s'avérant stable. Le développement de systèmes oraux à base de testostérone a été possible autant sur la base de la technologie des nanoparticules lipidiques (Nanostructured Lipid Carriers, NLC), que sur celle des nanocristaux. Dans les deux cas, les systèmes développés ont permis de répondre aux exigences en matière d'incorporation (NLC) et de stabilité (NLC et suspensions Nano). Les NLC ont permis d'incorporer jusqu'à 30% d'undecanoate de testostérone en phase lipidique. La formulation a également été possible avec différents lipides, susceptibles, d'augmenter l'absorption lymphatique et de ce fait également la biodisponibilité de l'hormone. Les nanocristaux ont pu être produits à partir de la testostérone (T) ainsi que d'undecanoate de testostérone (TU), avec des tailles moyennes respectives d'environ 470 nm (TU) et 860 nm (T). Cette taille particulaire doit permettre une absorption lymphatique accrue. Les biodisponibilités des systèmes développés à base de NLC, se sont avérées, chez le rat Wistar, toujours plus élevées que la formulation commerciale, quand ils ont été administrés sans lipides additionnels ce qui permet de supposer, que l'influence simultanée de l'absorption de nourriture sur la biodisponibilité devrait être moins prononcée qu'elle ne l'est pour l'Andriol Testocaps®. En partant de ces résultats, à savoir l'augmentation de la biodisponibilité orale avec les nanoparticules lipidiques, le développement d'un système de nanoparticules avec les acides gras oméga-3 d'huile de poisson bon marché était un pas logique. La biodisponibilité orale des acides gras oméga-3 est largement supérieure à celle du TU (environ 70 %). L'utilisation de la technologie NLC a ainsi permis la réduction de l'odeur et du goût du produit. La formulation avait un pourcentage remarquablement élevé de 70 % en phase lipidique tout en restant pâteuse et redispersible. Ceci permet d'envisager son utilisation dans des boissons et dans la nutrition ce qui facilitera l'assistance des patients (et donc la biodisponibilité) avec les acides gras omega-3 essentiels.

The overall goal of this work consisted in ameliorating the bioavailability of drugs known for their poor hydrosolubility (testosterone) or for their lipidic character (omega-3 fatty acids). This was achieved using lipid nanoparticle systems and nanocrystals In case of testosterone the work consisted of the development of an oral dosage form with superior properties compared to the currently commercially available oral system (Andriol Testocaps®). The other part of this work was the design of a lipid nanoparticle-based omega- 3 fatty acid formulation, which, despite the use of cheap fish oil as source of omega-3 fatty acids, has low smell and taste properties while nevertheless being stable. The development of the oral testosterone drug delivery system was accomplished on the basis of lipid nanoparticles technology and also using drug nanocrystal technology. In both cases, systems could be developed that met the requirements with regards to drug loading (NLC) and stability (NLC and drug nanocrystals). Up to 30 % of testosterone undecanoate could be incorporated into the lipid phase of the NLC. Furthermore, the production of particles with different lipids, which are supposed to promote lymphatic absorption and hence the bioavailability of the hormone. Drug nanocrystals of testosterone (T) and testosterone undecanoate (TU) were prepared with a mean size of about 470 nm (TU) and 860 nm (T). Also with this system, an enhanced lymphatic absorption was expected. The bioavailabilites of the developed NLC based drug delivery systems were all higher than the bioavailability of the product on the market when no additional lipid was supplied. This gives reason to believe, that the influence of co-administered food on the bioavailability of the systems is less pronounced than with Andriol Testocaps®. Based on the findings that lipid nanoparticles can improve oral bioavailability, the development of an omega-3 fatty acids nanoparticulate system (NLC) out of cheap fish oil was a logic step. The oral bioavailability of the omega-3 fatty acids is much higher than the one of TU (about 70 %). Through the use of NLC technology, the taste and smell is even more reduced. It was rather unexpected that we achieved to have a formulation that consisted of 70 % lipid phase (and 30 % water) but still was paste-like and easy to redisperse. This makes the use of the paste as an additive in food and beverages possible to better supply the patient with essential omega-3 fatty acids.; Le but général de ce travail correspond à l'amélioration de la biodisponibilité de principes actifs connus pour leur faible biodisponibilité (testostérone) ou pour leur caractère lipidique (acides gras oméga 3). Des systèmes nanoparticulaires à base de lipides et des systèmes nanocristaux ont été développés notamment dans le cas de la testostérone, afin d'obtenir une biodisponibilité supérieure au système oral actuellement commercialisé, Andriol Testocaps®. L'autre partie de ce travail consistait en la conception d'une formule d'acides gras omega -3 dans des nanoparticules lipidiques, susceptibles malgré l'utilisation d'une huile de poisson bon marché comme source d'acides gras omega-3, de n'avoir que peu d'effets sur le goût et l'odorat tout en s'avérant stable. Le développement de systèmes oraux à base de testostérone a été possible autant sur la base de la technologie des nanoparticules lipidiques (Nanostructured Lipid Carriers, NLC), que sur celle des nanocristaux. Dans les deux cas, les systèmes développés ont permis de répondre aux exigences en matière d'incorporation (NLC) et de stabilité (NLC et suspensions Nano). Les NLC ont permis d'incorporer jusqu'à 30% d'undecanoate de testostérone en phase lipidique. La formulation a également été possible avec différents lipides, susceptibles, d'augmenter l'absorption lymphatique et de ce fait également la biodisponibilité de l'hormone. Les nanocristaux ont pu être produits à partir de la testostérone (T) ainsi que d'undecanoate de testostérone (TU), avec des tailles moyennes respectives d'environ 470 nm (TU) et 860 nm (T). Cette taille particulaire doit permettre une absorption lymphatique accrue. Les biodisponibilités des systèmes développés à base de NLC, se sont avérées, chez le rat Wistar, toujours plus élevées que la formulation commerciale, quand ils ont été administrés sans lipides additionnels ce qui permet de supposer, que l'influence simultanée de l'absorption de nourriture sur la biodisponibilité devrait être moins prononcée qu'elle ne l'est pour l'Andriol Testocaps®. En partant de ces résultats, à savoir l'augmentation de la biodisponibilité orale avec les nanoparticules lipidiques, le développement d'un système de nanoparticules avec les acides gras oméga-3 d'huile de poisson bon marché était un pas logique. La biodisponibilité orale des acides gras oméga-3 est largement supérieure à celle du TU (environ 70 %). L'utilisation de la technologie NLC a ainsi permis la réduction de l'odeur et du goût du produit. La formulation avait un pourcentage remarquablement élevé de 70 % en phase lipidique tout en restant pâteuse et redispersible. Ceci permet d'envisager son utilisation dans des boissons et dans la nutrition ce qui facilitera l'assistance des patients (et donc la biodisponibilité) avec les acides gras omega-3 essentiels.

Polymeric nanoparticles have been considered to have the potential to improve drug delivery to the desired site of action and to enable delivery of poorly soluble, poorly absorbed or unstable drugs. In this work, two types of active substances have been chosen for encapsulation in polymeric nanoparticles: fluorogenic probes for intracellular targeting of the reduced glutathione (GSH), namely ortho-phthaldialdehyde (OPA) and naphthalene-2,3-dicarboxaldehyde (NDA), as well as salmon calcitonin (sCT) which is a polypeptide hormone. The probe or sCT-loaded nanoparticles were obtained using a simple or double emulsion solvent evaporation method, respectively. The obtained nanoparticles were thoroughly characterized, e.g. in terms of the size, zeta potential, encapsulation efficiency, drug (probe) release, cytotoxicity or microscopic morphology and thermal properties. NDA-loaded nanoparticles were incubated with yeast cells and intracellular NDA-GSH adduct levels increased by about 9-times in comparison with the free probe. In the case of sCT, the in vivo study was conducted in rats, and it was demonstrated that after subcutaneous injection of sCT-loaded nanoparticles, elevated serum sCT levels could be sustained for 3 days. In conclusion, the active molecules incorporated in polymeric nanoparticles achieved the better cellular uptake (NDA) and bioavailability (sCT) that the non encapsulated ones.; Les nanoparticules polymériques présentent la capacité d'améliorer le transport et le ciblage des médicaments vers un site d'action défini mais également la capacité de transporter des substances actives peu solubles, faiblement absorbées ou fragiles. Dans ce travail, deux types de substances actives ont été encapsulées au sein de nanoparticules: d'une part des sondes fluorogéniques pour le ciblage du glutathion réduit (GSH) intracellulaire, à savoir l'ortho-phthaldialdehyde (OPA) et le naphtalène-2,3-dicarboxaldehyde (NDA), et d'autre part la calcitonine de saumon (sCT) qui est une hormone polypeptidique. Les nanoparticules d'OPA ou de NDA ainsi que des nanoparticules de sCT ont été préparées respectivement à l'aide de techniques de simple ou de double émulsion avec évaporation du solvant. Les nanoparticules obtenues ont été caractérisées en terme de taille, potentiel zêta, taux d'encapsulation, libération in vitro du principe actif, cytotoxicité, morphologie ou encore au niveau de leurs propriétés thermiques. Les nanoparticules chargées de NDA ont été incubées en présence de levures et la concentration en adduit NDA-GSH intracellulaire était augmentée environ 9 fois par rapport à la concentration en adduits formés à partir de la sonde libre. Dans le cas de la sCT, l'étude in vivo menée chez des rats a démontré que, après une injection sous-cutanée de nanoparticules, les taux sériques élevés obtenus pouvaient être maintenus pendant 3 jours. En conclusion, les substances actives incorporées au sein des nanoparticules ont permis une meilleure pénétration cellulaire du NDA et une meilleure biodisponibilité de la sCT par rapport à ces mêmes molécules non encapsulées.

Polymeric nanoparticles have been considered to have the potential to improve drug delivery to the desired site of action and to enable delivery of poorly soluble, poorly absorbed or unstable drugs. In this work, two types of active substances have been chosen for encapsulation in polymeric nanoparticles: fluorogenic probes for intracellular targeting of the reduced glutathione (GSH), namely ortho-phthaldialdehyde (OPA) and naphthalene-2,3-dicarboxaldehyde (NDA), as well as salmon calcitonin (sCT) which is a polypeptide hormone. The probe or sCT-loaded nanoparticles were obtained using a simple or double emulsion solvent evaporation method, respectively. The obtained nanoparticles were thoroughly characterized, e.g. in terms of the size, zeta potential, encapsulation efficiency, drug (probe) release, cytotoxicity or microscopic morphology and thermal properties. NDA-loaded nanoparticles were incubated with yeast cells and intracellular NDA-GSH adduct levels increased by about 9-times in comparison with the free probe. In the case of sCT, the in vivo study was conducted in rats, and it was demonstrated that after subcutaneous injection of sCT-loaded nanoparticles, elevated serum sCT levels could be sustained for 3 days. In conclusion, the active molecules incorporated in polymeric nanoparticles achieved the better cellular uptake (NDA) and bioavailability (sCT) that the non encapsulated ones.; Les nanoparticules polymériques présentent la capacité d'améliorer le transport et le ciblage des médicaments vers un site d'action défini mais également la capacité de transporter des substances actives peu solubles, faiblement absorbées ou fragiles. Dans ce travail, deux types de substances actives ont été encapsulées au sein de nanoparticules: d'une part des sondes fluorogéniques pour le ciblage du glutathion réduit (GSH) intracellulaire, à savoir l'ortho-phthaldialdehyde (OPA) et le naphtalène-2,3-dicarboxaldehyde (NDA), et d'autre part la calcitonine de saumon (sCT) qui est une hormone polypeptidique. Les nanoparticules d'OPA ou de NDA ainsi que des nanoparticules de sCT ont été préparées respectivement à l'aide de techniques de simple ou de double émulsion avec évaporation du solvant. Les nanoparticules obtenues ont été caractérisées en terme de taille, potentiel zêta, taux d'encapsulation, libération in vitro du principe actif, cytotoxicité, morphologie ou encore au niveau de leurs propriétés thermiques. Les nanoparticules chargées de NDA ont été incubées en présence de levures et la concentration en adduit NDA-GSH intracellulaire était augmentée environ 9 fois par rapport à la concentration en adduits formés à partir de la sonde libre. Dans le cas de la sCT, l'étude in vivo menée chez des rats a démontré que, après une injection sous-cutanée de nanoparticules, les taux sériques élevés obtenus pouvaient être maintenus pendant 3 jours. En conclusion, les substances actives incorporées au sein des nanoparticules ont permis une meilleure pénétration cellulaire du NDA et une meilleure biodisponibilité de la sCT par rapport à ces mêmes molécules non encapsulées.