Innovative and green analytical methods for quality control of essential medicines : application to antimalarial drugs

Le contrôle qualité des médicaments est une étape essentielle de la chaine de distribution des médicaments. Il garantit leurs fiabilités avant leurs utilisations et contribue à la lutte contre les médicaments falsifiés ou de qualité inférieure. Il est conventionnellement réalisé selon les méthodes des monographies des pharmacopées. Ces méthodes se caractérisent souvent par la complexité de leur mise en œuvre et des temps longs consacrés à leurs réalisations. Surtout, ces méthodes nécessitent souvent l’utilisation de réactifs et solvants toxiques pour le personnel de laboratoire et l’environnement.L’objectif de ce travail est de contribuer à l’amélioration du contrôle qualité des médicaments à travers le développement de méthodes d’analyses peu polluantes et de mise en œuvre facile et faisable dans les laboratoires dont ceux à ressources limitées. Il s’est agi en particulier de développer des méthodes de chromatographie liquide haute performance à polarité de phases inversée avec des phases mobiles à base d’éthanol qui est l’un des solvants les plus verts. Pour faire la preuve de la pertinence de cette approche, des formulations d’antipaludiques à base d’artésunate et d’amodiaquine d’une part, et d’artéméther et de luméfantrine d’autre part, ont été choisis.La première partie du travail a commencé par une étude de criblage utilisant l’éthanol comme solvant organique afin d’évaluer l’effet de différents paramètres critiques tels que le pH et la nature de la phase stationnaire sur le comportement chromatographique des molécules en termes de symétrie de pic, de rétention et de détection. L’association artésunate/amodiaquine a été choisie comme preuve de concept car il s’agit d’un modèle intéressant impliquant une molécule à caractère acide avec peu de groupements chromophores et une molécule à caractère basique. Les résultats du criblage ont permis d’optimiser différentes méthodes en phase inverse vertes à base d’éthanol permettant d’analyser l’artésunate, l’amodiaquine et leurs impuretés. L’approche « Quality by Design » recommandée par les autorités règlementaires pharmaceutiques et permettant d’obtenir des méthodes plus flexibles et robustes, a été choisi comme stratégie de développement. Les méthodes ont été ensuite validées selon le guide ICH Q2 (R1), en utilisant la stratégie du profil d’exactitude.La deuxième partie du travail a consisté à démontrer le potentiel d’un spectromètre proche infrarouge portable et à bas prix, en association avec les outils chimiométriques, dans la détection de médicaments falsifiés. L’analyse a porté sur l’association artémether/luméfantrine qui est l’un des médicaments antipaludiques les plus falsifiés. Malgré sa zone spectrale réduite et sa faible résolution comparativement aux appareils classiques, le spectromètre portable a permis de détecter des médicaments falsifiés ne contenant aucune substance active et d’identifier spécifiquement les différentes marques de comprimés. Les résultats obtenus ont démontré le grand potentiel de ces nouveaux équipements proche infrarouge innovants et à bas prix pour leur utilisation en première ligne dans la détection et la lutte contre les faux médicaments. Afin de mieux interpréter les résultats de l’analyse proche infrarouge, une méthode de chromatographie liquide en phase inverse, verte et rapide a été aussi développée pour doser l’artéméther et la luméfantrine dans les comprimés.Ces différentes approches ont montré qu’il est possible de mettre en œuvre le concept de chimie analytique verte pour le contrôle qualité sans nécessité l’acquisition de nouveaux équipements pour obtenir des méthodes performantes qui respectent la règlementation pharmaceutique.The quality control of pharmaceutical products is a key issue in the medicine supply chain. It guarantees the reliability before consumption and contribute to fight against substandard and falsified drugs. It is conventionally performed according to pharmacopeias in which methods are most often long and use harmful reagents for the technical staff, health, and environment.The objective of this work was to improve the quality control of drugs through the development green analytical methods easy to implement in laboratories including those with limited resources. It was consisted, particularly, to develop reversed phase-high performance liquid chromatography methods with mobile phases based on ethanol which is one the best green solvents. Analyzes were applied to the antimalarial combination therapies such as artesunate/amodiaquine and artemether/lumefantrine.The first part of the study started by a screening phase where impacts of critical parameters, such as mobile phase pH and stationary phase, on compound peak symmetry, retention and detection were investigated. Artesunate/amodiaquine combination therapy, which includes an acidic compound with few chromophores and a basic compound was chosen as proof of concept. Several pH modifiers selected for their ecofriendly character and stationary phases were screened. Based on the screening results, different green RP-HPLC methods using ethanol as organic solvent et allowing to analyze artesunate, amodiaquine and their related impurities were developed. Quality by Design approach, recommended by the pharmaceutical regulatory authorities and allowing to obtain robust methods, was chosen as development strategy. Developed methods were validated according ICH Q2 (R1) guideline by using accuracy profile methodology.The second part of the study consisted in investigating the qualitative performance of a low-cost handheld near infrared spectrophotometer associated to chemometric methods as screening tool in the identification of falsified drugs. Analysis was performed on artemether/lumefantrine tablets which are one of the most falsified drugs, Despite its limited spectral range and low resolution compared to bench top devices, the handheld device allowed to detect falsified drugs with no active ingredients and to identify specifically a tablet brand name. This innovated low-cost handheld near infrared spectrophotometer offers a promising performance and could be used as a first line screening tool in the detection and fight against falsified drugs. For a better interpretation of the near infrared results, a green and fast HPLC method was also developed, validated, and used to analyze artemether and lumefantrine in the tablets.These different approaches demonstrated that green analytical methods could be implemented in the pharmaceutical quality control field without the need of new equipment and with analytical performances in accordance with pharmaceutical requirements