Un excipient discret, omniprésent dans les comprimés
La cellulose microcristalline (souvent abrégée MCC, de l'anglais microcrystalline cellulose) est l'un des excipients les plus utilisés au monde dans la fabrication des formes solides orales.
Discrète pour le patient, elle est pourtant présente dans une immense proportion des comprimés et gélules disponibles sur le marché. Sa polyvalence — à la fois diluant, liant et désintégrant — et son excellente aptitude à la compression en ont fait un pilier de la galénique moderne.
Origine et découverte
La cellulose microcristalline n'est pas une molécule nouvelle, mais un dérivé purifié de la cellulose, le polymère le plus abondant du règne végétal et constituant essentiel des parois des cellules des plantes et du bois. La cellulose elle-même fut identifiée dès 1838 par le chimiste français Anselme Payen.
La cellulose microcristalline, en revanche, est une innovation du milieu du XXe siècle. Elle est mise au point dans les années 1950 par le chercheur Orlando A. Battista et sa collaboratrice Patricia Smith, au sein de la société American Viscose Corporation (rattachée ensuite au groupe FMC). Le produit est commercialisé au début des années 1960 sous la marque emblématique Avicel, qui reste aujourd'hui une référence de l'industrie pharmaceutique et agroalimentaire.
Fabrication : de la pâte de bois à la poudre pharmaceutique
La cellulose microcristalline est obtenue à partir de pâte de bois (ou d'autres fibres végétales de qualité α-cellulose). Le procédé repose sur une hydrolyse acide contrôlée : un acide minéral dilué attaque sélectivement les régions amorphes des fibres de cellulose, tandis que les régions cristallines, plus résistantes, subsistent.
On obtient ainsi une « hydrocellulose » constituée de microcristaux, qui est ensuite neutralisée, lavée puis séchée par atomisation (spray-drying) afin de former une poudre fine et fluide. Le degré de polymérisation final est nettement inférieur à celui de la cellulose de départ, ce qui confère au produit ses propriétés spécifiques.
Propriétés physico-chimiques et grades
La MCC est chimiquement inerte, physiologiquement inoffensive et non allergène. Elle se distingue par une excellente aptitude à la compression : sous pression, ses particules se déforment plastiquement et créent de nombreuses liaisons interparticulaires, formant des comprimés durs et cohérents même à faible force de compression.
Elle possède aussi de bonnes propriétés d'écoulement (particulièrement dans les grades granulés) et une capacité d'absorption d'eau qui favorise la désintégration du comprimé. Elle existe en plusieurs grades normalisés (PH-101, PH-102, PH-200, PH-112, etc.) différant par la taille des particules, la densité et la teneur en humidité. Ce sont ces variantes qui expliquent les multiples références de cellulose microcristalline présentes dans un catalogue de matières premières.
Utilisation dans le domaine pharmaceutique
La cellulose microcristalline remplit plusieurs fonctions essentielles dans la formulation des formes solides orales :
- Diluant / agent de charge : elle apporte du volume aux comprimés et gélules contenant de faibles doses de principe actif.
- Liant : elle assure la cohésion des comprimés, en particulier dans les procédés de compression directe qu'elle a largement contribué à populariser, en évitant l'étape de granulation.
- Désintégrant : sa capacité à absorber l'eau facilite l'éclatement du comprimé dans le tube digestif et donc la libération du principe actif.
- Agent de sphéronisation : dans la production de granulés et de microgranules (pellets) par extrusion-sphéronisation.
C'est précisément grâce à des excipients tels que la MCC que des principes actifs peu compressibles comme le paracétamol peuvent être transformés en comprimés dans de bonnes conditions de dureté et de stabilité.