BE1032234B1 - Solution sursaturée de silicium et utilisations associées - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne le domaine des formulations cosmétiques et, plus particulièrement, une nouvelle solution de silicium sursaturée. La solution de silicium sursaturée présente une meilleure solubilité de la silice dans un système solvant spécifique, offrant ainsi des avantages uniques dans les applications cosmétiques. L'invention concerne en outre des procédés de préparation, de caractérisation et d'utilisation de la solution de silicium sursaturée dans diverses formulations cosmétiques.

Description

* BE2023/6016

SOLUTION SURSATURÉE DE SILICIUM ET UTILISATIONS ASSOCIÉES

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne le domaine des formulations cosmétiques et, plus particulièrement, une nouvelle solution de silicium sursaturée. La solution de silicium sursaturée présente une meilleure solubilité de la silice dans un système solvant spécifique, offrant ainsi des avantages uniques dans les applications cosmétiques.

L'invention englobe également des procédés de préparation, de caractérisation et d'utilisation de la solution de silicium sursaturée dans diverses formulations cosmétiques.

CONTEXTE

Les formulations cosmétiques jouent un rôle important dans la mise en valeur de la beauté, l'amélioration de la santé de la peau et l'obtention des effets esthétiques souhaités. La recherche de produits cosmétiques innovants et performants a suscité de nombreux efforts de recherche et développement dans ce domaine. Les matériaux à base de silicium ont suscité une attention considérable en raison de leurs propriétés polyvalentes et de leurs effets bénéfiques dans les formulations cosmétiques. La silice, une forme de dioxyde de silicium (SIO2), est particulièrement remarquable pour ses capacités d'absorption de l'huile, ses effets de flou, et ses propriétés d'amélioration de la texture.

La silice est traditionnellement incorporée dans les formulations cosmétiques sous diverses formes telles que des poudres, des gels, des suspensions et des émulsions.

Elle offre des avantages tels que des finitions mates, une brillance réduite, un flou optique des ridules et des imperfections, ainsi qu'une texture et un toucher améliorés. Cependant, la solubilité de la silice dans les solvants conventionnels, en particulier dans les systèmes aqueux, a posé des défis pour atteindre des performances optimales et les fonctionnalités souhaitées.

La silice, sous sa forme pure, est considérée comme insoluble dans Veau, Elle présente une faible solubilité en raison des liaisons fortes entre les atomes de silicium et d'oxygène dans sa structure, ce qui entraîne une dissolution minimale et une cinétique lente. Ces limitations ont nécessité l'utilisation de silice modifiée ou de techniques complexes pour améliorer la solubilité, telles que la fonctionnalisation de surface, la substitution par des groupes organiques, ou l'utilisation de solvants spécifiques. Bien que ces méthodes aient montré une certaine efficacité, elles présentent souvent des Inconvénients, tels que des propriétés de surface altérées,

2 BE2023/6016 une complexité accrue, une compatibilité compromise avec des matrices cosmétiques ou des limitations d'évolutivité pour fa production industrielle.

Par conséquent, il reste un besoin pour une solution innovante et efficace capable d'améliorer considérablement la solubilité de la silice dans les formulations cosmétiques sans modifications ni inconvénients substantiels, La présente invention répond à ce besoin en introduisant une nouvelle solution de silicium sursaturée pour des applications cosmétiques.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION

La présente invention répond aux défis susmentionnés en introduisant une nouvelle solution de silicium sursaturée pour des anplications cosmétiques. La solution de silicium sursaturée fournit une concentration de silicium dissous supérieure à sa limite de saturation à température ambiante dans un milieu à base d'eau. Cette percée permet l’utilisation du silicium dans des formulations cosmétiques avec une solubilité, une stabilité et des performances améliorées.

Les solutions de silicium sursaturées présentent un grand intérêt dans diverses applications scientifiques et industrielles outre les applications cosmétiques. Leurs propriétés uniques permettent une nucdléation et une précipitation contrôlées, ce qui les rend utiles pour la synthèse de nanomatériaux, le développement de systèmes à libération contrôlée, et la création de revêtements de surface aux propriétés adaptées. De plus, les solutions de silicium sursaturées jouent un rôle important dans les domaines de la chimie, de la science des matériaux et de la nanotechnologie, offrant des opportunités pour la fabrication de matériaux avancés dotés de fonctionnalités et de structures spécifiques.

Dans un premier aspect, l'invention concerne une solution de silicium {Si} sursaturée présentant une concentration élevée de Si dissous telle que mesurée par ICP-OES. 39

L'ICP-OES mesure le silicium dissous, tel que le silicium sous ses formes monomères et dimères. Elle ne mesure pas le silicium précipité ou gélifié, par exemple sous forme de silice.

Dans un mode de réalisation préféré du premier aspect, la présente demande concerne une solution de silicium sursaturée, dans laquelle la concentration de Si dissous est d'au moins 40 ppm telle que mesurée par ICP-OES.

3 BE2023/6016

Dans un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de production d'une solution de Si sursaturée, le procédé comprenant les étapes consistant à : a, fournir un mélange comprenant de la silice mésoporeuse, de préférence ladite silice mésoporeuse ayant une surface spécifique d'au moins 500 m2/g; b. dissoudre ledit mélange dans une plage comprise entre 0,05 et 0,3 % en poids par volume (p/v} dans un milieu à base d'eau, le milieu étant à une température comprise entre 40 et 90 °C ; c. filtrer ia solution à une température comprise entre 40 et 90 °C à l'aide d'un filtre ayant une taille de maille d'au plus 0,5 um,

Dans un troisième aspect, la demande concerne une formulation cosmétique comprenant l’une quelconque des solutions de Si sursaturées décrites ici ou obtenues par l'un des procédés décrits ici, comprenant en outre un ou plusieurs ingrédients cosmétiques sélectionnés parmi pigments, émollients, antioxydants, ou composés actifs. L'invention concerne également une formulation cosmétique obtenue par le procédé comprenant l'étape consistant à mélanger l'une quelconque des solutions de Si sursaturées décrites ici ou obtenues par l'un des procédés décrits ici et un ou plusieurs ingrédients cosmétiques choisis dans la liste constituée de pigments, émollients, antioxydants, et composés actifs. L'utilisation de l'une quelconque des solutions de Si sursaturées décrites ici est également proposée pour produire une formulation cosmétique.

SRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

La figure 1 montre la concentration de Si dissous en ppm, déterminée par ICP-OES à partir d'IPM dans une PBS en fonction du temps d'incubation à 23,6 °C (ligne continue noire), 40,5 °C (ligne continue grise), 59 °C (ligne pointillée grise) et 76 °C (ligne pointillée noire).

La fiqure 2 montre la concentration de Si dissous en ppm telle que déterminée par

ICP-OES à partir de 1 g d'IPM dans 500 mi de PBS en fonction du temps d'incubation à 77,5 °C en trois répétitions.

La figure 3 montre que la diminution de la température d'une solution à 160 ppm de

Si de 77,4 °C à 39,5 °C a entraîné une baisse de la teneur en Si dissous à 121,2 ppm.

+ BE2023/6016

En filtrant la solution à 39,5 °C, une nouvelle diminution du Si dissous due au refroidissement à la température ambiante (TA) a pu être surmontée.

La figure 4 révèle qu'une solution de Si sursaturée a été obtenue en filtrant une solution de Si saturée avant refroidissement, TA = température ambiante. Le moment de l'étape de filtration est indiqué par la ligne pointillée verticale.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION

La présente invention concerne une solution de silicium sursaturée, des procédés de production de la solution sursaturée et des utilisations associées.

La solution de silicium sursaturée est une solution spécialisée dans laquelle la concentration de silicium dissous dépasse sa solubilité d'équilibre à une température donnée et dans des conditions spécifiques. Dans une telle solution, la teneur en silicium dissous dépasse le point de saturation, ce qui la rend instable du point de vue thermodynamique et sujette à la précipitation ou à la cristallisation spontanée.

L'un des aspects uniques de la solution de silicium sursaturée de la présente invention est que la solution est stable même en l'absence de stabilisants ou d'inhibiteurs de cristallisation.

Sauf définition contraire, tous les termes utilisés dans la divulgation de l'invention, y compris les termes techniques et scientifiques, ont la signification communément admise par une personne de compétence ordinaire dans l'art auquel appartient la présente invention. Pour mieux comprendre l'enseignement de la présente invention, des définitions de termes sont incluses à titre indicatif,

Dans le présent document, les termes suivants ont la signification suivante : 39 « Silicium » ou « Si» tels qu'utilisés dans le présent document désignent l'élément chimique de symbole Si et de numéro atomique 14, «silice » ou « dioxyde de silicium » désignent la molecule SID: et est Vun des minéraux les plus abondants sur

Terre. La silice se présente sous diverses formes telles que le quartz, le sable, et le verre. La silice est également un composant important de nombreuses roches et minéraux.

3 BE2023/6016

Le silicium « non modifié » ou « non substitué », tel qu'il est utilisé ici, désigne le silicium à l'état naturel, constitué uniquement d'atomes de silicium, sans aucun autre élément mélangé ou substitué à certains des atomes de silicium.

Des modifications sont souvent effectuées ou des substitutions introduites pour, par exemple, augmenter la solubilité de la silice, Sous sa forme pure, la silice est considérée comme insoluble dans l'eau. Une approche pour augmenter sa solubilité est la modification de la silice en remplaçant la surface par des groupes fonctionnels organiques tels que les groupes méthyles (CH3}, En attachant des groupes méthyles à la surface de la silice, le caractère hydrophobe global du matériau augmente, ce qui peut améliorer sa solubilité dans les solvants non polaires ou les milieux organiques.

La « silice mésoporeuse », telle qu'elle est utilisée ici, désigne la silice avec un diamètre de taille de pore spécifique. Le diamêtre des pores est défini comme ia distance moyenne entre les parois des pores. Selon les recommandations de l'UICPA pour la caractérisation des solides poreux, les matériaux poreux sont classés comme mésoporeux lorsque le diamètre des pores est compris entre 2 et 50 nm (Loni 2014

Springer International Publishing Switzerland). Cette classification ne contient aucune information sur la morphologie des pores, par exemple. la géométrie, l'orientation, l'interconnectivité des pores, etc.

La « sursaturation » ou « solution sursaturée », telle qu'elle est utilisée ici, désigne un état dans lequel une solution contient une concentration plus élevée d'un soluté (par exemple le silicium ou l'acide silicique) que celle qu'elle peut généralement contenir en équilibre à une température et à une pression données.

Étant donné que le soluté est présent en une quantité supérieure à celle à laquelle il se dissoudrait normalement dans le solvant dans des conditions spécifiques, une solution sursaturée n'est pas dans son état d'énergie le plus bas. Les solutions sursaturées sont considérées comme métastables, car elles peuvent retourner spontanément à l'état stable en précipitant le soluté en excès. Toute perturbation (agitation, changement de température ou de pH) ou introduction de sites de nucléation peut déclencher le processus de précipitation, entraînant la sortie du soluté de la solution jusqu'à ce que la concentration d'équilibre soit atteinte.

La gestion de l'état sursaturé exige donc un contrôle et une manipulation minutieux de plusieurs facteurs, notamment la nature du système solvant, la température, le pH, et la présence d'agents stabilisants ou inhibiteurs, afin de maintenir la solution dans son état métastable, d'éviter une précipitation prématurée et de maximiser le potentiel pour les applications souhaitées.

Dans le contexte d'une solution de silicium sursaturée, le terme « entartrage » 5 désigne le processus de précipitation des particules de silice solides hors de la solution et leur dépôt sur des surfaces (telles que des parois de conteneurs, des surfaces d'équipements ou tout autre site de nucléation disponible} ou la formation d'agrégats. L'entartrage se produit lorsque la concentration de silice dissoute dans la solution dépasse sa limite de saturation à une température et un pH donnés, ce qui entraîne la formation spontanée de particules de silice solides. Le processus d'entartrage peut être préjudiciable dans diverses applications, en particulier dans le secteur industriel, où le dépôt de particules de silice solides sur les surfaces des équipements peut entraîner un encrassement, une réduction de l'efficacité, et une augmentation des coûts de maintenance.

La « nucléation », telle qu'elle est utilisée ici, est le stade initial de la cristallisation ou de la précipitation dans une solution sursaturée. Il s'agit de la formation de minuscules amas solides (noyaux) qui servent de point de départ à la croissance de particules solides plus grandes. Dans le contexte d'une solution instable de silicium sursaturée, la nucléation se produit lorsque la concentration de silice dissoute dépasse sa limite de saturation, mais que la solution n'est pas en mesure de maintenir son état de sursaturation,

La nucléation est une étape critique dans le processus d'entartrage. Une fois que la nucléation se produit, des particules de silice solides commencent à se former et à croître, consommant l'excès de silice dissoute dans la solution. I en résulte une réduction de la concentration de silice dissoute, qui conduit finalement à un retour à l'état d'équilibre ou à une sous-saturation de la solution.

La « PBS » ou « solution saline tamponnée au phosphate » est une solution tampon couramment utilisée dans les applications biologiques et chimiques en raison de sa capacité à maintenir un pH stable. Le pH de la PBS est généralement ajusté à environ 7,4 à température ambiante.

Les termes «un», «une» et «Je» et «la», tels qu'utilisés dans le présent document font référence à la fois au singulier et au pluriel, à moins que le contexte ne s'y oppose clairement, À titre d'exemple, « un compartiment » désigne un ou plus d'un compartiment.

7 BE2023/6016

Le terme « environ », tel qu'il est utilisé ici en référence à une valeur mesurable telle qu'un paramètre, une quantité, une durée temporelle, etc, est censé englober des variations de +/-20% ou moins, de préférence +/-10 % ou moins, plus preferentiellement +/-5 % ou moins, encore plus préférentiellement +/-1 % ou moins, et encore plus préférentiellement +/-0,1 % ou moins de la valeur spécifiée, dans la mesure où de telles variations sont appropriées à l'invention divulguée.

Toutefois, il est entendu que la valeur à laquelle se réfère le modificateur « environ » est elle-même spécifiquement divulguée.

Les termes « comprendre », « comprenant >, « comprend » et « composé de» utilisés dans le présent document sont synonymes de « inclure », «incluant >, « inclut » ou de « contenir », « contenant », « contient » et sont des termes inclusifs ou ouverts qui précisent la présence de ce qui suit, par ex. un composant, et n'excluent pas la présence de composants, de caractéristiques, d'éléments, de membres ou d'étapes supplémentaires, non cités, connus dans l'art ou divuigués dans le present document,

En outre, les termes premier, deuxième, troisième et autres dans la description et dans les revendications sont utilisés pour distinguer des éléments similaires et pas nécessairement pour décrire un ordre séquentiel ou chronologique, sauf indication contraire. ll est entendu que les termes ainsi utilisés sont interchangeables dans des circonstances appropriées et que les modes de réalisation de l'invention décrits ici peuvent fonctionner dans d'autres séquences que celles décrites ou illustrées dans le présent document.

L'énumération de plages numériques par leurs points d'extrémité inclut tous les nombres et fractions compris dans cette plage, ainsi que les points d'extrémité énumérés. 39

L'expression « % en poids », « pourcentage en poids », « % en poids », « % poids » où « % pds », ici et dans toute la description, sauf indication contraire, fait référence au poids relatif du composant respectif par rapport au poids total de la formulation.

Alors que les termes « un ou plusieurs » Ou « au moins un >», tels qu'un ou plusieurs éléments ou au moins un élément d'un groupe d'éléments, sont clairs en soi, à titre d'exemple, le terme englobe notamment une référence à l'un quelconque desdits

3 BE2023/6016 éléments, ou à deux éléments quelconques ou plus, tels que, par exemple, 23, 24, 25 26 ou 27, etc. de ces éléments, et jusqu'à l'ensemble de ces éléments,

Dans la présente spécification, toute référence à « un mode de réalisation > signifie qu'une particularité, une structure ou une caractéristique décrite en relation avec le mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, l'apparition de l'expression « dans un mode de réalisation » à divers endroits de la présente spécification ne fait pas nécessairement toujours référence au même mode de même réalisation, bien que cela puisse aussi être le cas, En outre, les particularités, structures ou caractéristiques peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée, comme cela apparaîtrait à une personne versée dans Part à partir de la présente divulgation, dans un ou plusieurs modes de réalisation, En outre, si certains modes de réalisation décrits dans le présent document comprennent certaines Caractéristiques, mais pas d'autres caractéristiques incluses dans d'autres modes de réalisation, des combinaisons de caractéristiques de différents modes de réalisation sont censées entrer dans le champ d'application de l'invention et former des modes de réalisation différents, comme le comprendraient les personnes de l'art. Par exemple, dans les revendications suivantes, l'un quelconque des modes de réalisation revendiqués peut être utilisé dans n'importe quelle combinaison.

Solution de silicium

Dans un mode de réalisation préféré du premier aspect, la présente demande concerne une solution de silicium sursaturée, dans laquelle la concentration de Si dissous est d'au moins 40 ppm telle que mesurée par ICP-OES.

Dans un premier aspect, l'invention concerne une solution de silicium sursaturée.

Plus particulièrement, une solution artificielle ou non naturelle, Dans un mode de réalisation, la solution de silicium sursaturée comprend de l'acide silicique dans de l'eau. Dans un autre mode de réalisation, au moins 25 %, 35 %, 45 %, 50 %, 60 %, 70 %, 75 %, S0 %, 85 %, 90 % ou 95 % du silicium dissous présent dans la solution de silicium sursaturée est de l'acide silicique. Dans un mode de réalisation, ladite solution est caractérisée par le fait que la concentration de silicium ou d'acide silicique dans la solution de silicium sursaturée est d'au moins 109 ppm, 110 ppm, 120 ppm, 130 ppm, 140 ppm ou 150 ppm, telle que mesurée par spectroscopie d'émission de plasma à couplage inductif ou ICP-OES. Dans un autre mode de réalisation, la solution de silicium sursaturée comprend entre 120 et 200 ppm de silicium ou entre 130 et 190 ppm, ou entre 140 et 180 ppm ou entre 150 et 175 ppm ou entre 160 et 170 ppm de silicium, tel que mesuré par ICP-OES.

9 BE2023/6016

De préférence, la concentration de Si dissous mesurée par ICP-OES diminue d'au moins 5 % après une période de 24 heures entre 15 et 25 °C, après l'introduction de 100 mg de particules de silice mésoporeuse / 100 mi de solution de silicium sursaturée, dans lequel les particules de silice mésoporeuse ont une surface spécifique d'au moins 400 m2/g, Plus préférentiellement, la température pendant la période qui suit l'introduction et qui précède la mesure ICP-OES est comprise entre 18 et 22 °C et le pH de la solution est compris entre 4 et 7, plus préférentiellement entre 4,5 et 6,5, plus préférentiellement entre 5 et 6. Dans un autre mode de réalisation préféré, le pH de la solution est ajusté à 7 avant les mesures ICP-OES, et avant l'inclusion des particules de silice mésoporeuse dans la solution. L'introduction de particules, et en particulier de particules de silice ayant une surface importante et accessible, entraîne une précipitation relativement rapide des monomères et dimères de silicium sursaturés de la solution, Par conséquent, ce test destructif permet de mesurer la sursaturation de la solution de silicium fournie, Le pH a peu d'impact lorsqu'il est proche de la neutralité, mais il peut influencer les mesures de stabilité à un pH très bas (c'est-à-dire acide}, en particulier en dessous de 4,

Dans un mode de réalisation préféré, la concentration de Si dissous est d'au moins 40 ppm, plus préférentiellement d'au moins 50 ppm, plus préférentiellement d'au moins 60 ppm, plus préférentiellement d'au moins 70 ppm, plus préférentiellement d'au moins 80 ppm, plus préférentiellement d'au moins 90 ppm, plus préférentieiiement d'au moins 100 ppm, plus préférentiellement d'au moins 110 ppm, plus préférentiellement d'au moins 120 ppm, plus préférentiellement d'au moins 130 ppm, plus préférentiellement dau moins 140 ppm, plus préférentiellement d'au moins 150 ppm, plus préférentiellement d'au moins 160 ppm, plus préférentiellement d'au moins 170 ppm, plus préférentiellement d'au moins 180 ppm, plus préférentiellement d'au moins 190 ppm, plus préférentiellement d'au moins 200 ppm, plus préférentiellement d'au moins 210 ppm, plus préférentieliement d'au moins 220 ppm, plus préférentiellement d'au moins 230 ppm, idéalement d'au moins 240 ppm, telle que mesurée par ICP-OES.

Dans un autre mode de réalisation, la solution de Si sursaturée comprend en outre un sel de calcium ou de magnésium. L'inclusion de sels de calcium ou de magnésium augmente considérablement la vitesse de production des solutions de silicium sursaturées, mais a relativement peu d'impact sur leur stabilité. Les sels de calcium et de magnésium sont donc considérés comme des auxiliaires technologiques, qui améliorent la vitesse de production des solutions sursaturées. Hs n'ont pas d'impact

+0 BE2023/6016 sur la stabilité et ne sont donc pas considérés comme des tensioactifs, des émulsiflants ou des stabilisants.

Dans un autre mode de réalisation, la solution de Si sursaturée est exempte de stabilisants, de préférence de stabilisants pour les composés de silicium, Dans un autre mode de réalisation, la solution de Si sursaturée est exempte de phénols et de polyphénols. Dans un autre mode de réalisation encore, la solution de Si sursaturée est exempte de sels d'ammonium quaternaire, en particulier de sels de choline, Les phénols et les sels d'ammonium quaternaire sont souvent utilisés pour stabiliser les composés de silicium, en particulier les acides de silicium monomères et dimères ainsi que les composés organosiliciés. La présente demande vise à augmenter la quantité de silicium dissous, que l'on suppose être principalement sous ses formes monomérique et dimérique, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des stabilisants.

Dans un mode de réalisation préféré, la solution de Si sursaturée a un pH d'au moins 4,0, plus préférentiellement d'au moins 4,5, plus préférentiellement d'au moins 5,0, plus préférentiellement d'au moins 5,5, plus préférentiellement d'au moins 6,0, plus préférentiellement d'au moins 6,5, plus préférentiellement d'au moins 7,0. Dans un autre mode de réalisation préféré, la solution de Si sursaturée a un pH compris entre 4et 8, plus préférentiellement entre 5 et 7, plus préférentieliement entre 5,5 et 6,5.

Dans un autre mode de réalisation préféré, la solution de Si sursaturée peut être tamponnée. Dans un autre mode de réalisation préféré, la solution de Si sursaturée peut être une solution saline tamponnée au phosphate (PBS). Le silicium dissous est connu pour être le plus stable à des pH bas. Avantageusement, le procédé selon la présente demande permet d'obtenir un taux élevé de silicium dissous avec peu ou pas de stabilisants à des pH neutres et élevés. Autre avantage, les pH neutres et élevés peuvent être tamponnés. Un cas particulièrement intéressant est celui des solutions salines tamponnées au phosphate. Le pH neutre est plus facile et plus sûr à travailler et est préférable ou nécessaire pour de nombreuses applications, en particulier dans le domaine des cosmétiques et des produits pharmaceutiques.

L'ICP-OES est une technique analytique bien connue de l'homme de l'art et utilisée pour déterminer la composition élémentaire d'une large gamme d'échantillons. Elle est largement utilisée dans divers domaines tels que l'analvse environnementale, la métallurgie, les produits pharmaceutiques, l'agriculture, etc. En bref, l'ICP-OES consiste à introduire un échantillon sous forme liquide dans un plasma à haute température dans l'instrument d'ICP-OES, Le plasma est formé par l'ionisation d'un gaz inerte (généralement de l'argon) à des températures extrêmement élevées

+ BE2023/6016 {environ 10 000 degrés Celsius). Il en résulte la création d'un gaz plasmatique à haute énergie composé d'ions chargés positivement et d'électrons fibres, La chaleur intense du plasma fait que les atomes et les ions de l'échantillon deviennent lonisés (c.-à-d., qu'ils perdent un ou plusieurs électrons) et excités (c.-à-d., que les électrons se déplacent vers des niveaux d'énergie plus élevés). Lorsque les ions et les atomes excités du plasma retournent à leur état fondamental (niveaux d'énergie inférieurs), ils émettent de la lumière sous la forme de longueurs d'onde ou de couleurs caractéristiques propres à chaque élément. Chaque élément émet de la lumière à des longueurs d'onde spécifiques, formant un spectre d'émission ou une 19 «empreinte digitale » unique pour cet élément. La lumière émise est recueillie et passée à travers un spectromêtre, qui disperse la lumière en ses différentes longueurs d'onde, Le spectromètre mesure ensuite l'intensité de la lumière émise à des longueurs d'onde spécifiques. L'intensité de la lumière émise est directement proportionnelle à la concentration de l'élément correspondant dans l'échantillon. En comparant l'intensité de la lumière émise à des longueurs d'onde spécifiques avec des normes d'étalonnage de concentrations élémentaires connues, la concentration de divers éléments dans l'échantillon peut être déterminée avec précision,

Dans un autre mode de réalisation, la solution de silicium sursaturée est caractérisée par le fait que la concentration de particules présentes dans ladite solution avec une taille de 0,50 um ou plus est au maximum de 1 ppm, au maximum de 0,8 ppm, au maximum de 0,5 ppm, au maximum de 0,4 ppm, au maximum de 0,3 ppm, au maximum de 0,2 ppm ou au maximum de 0,1 ppm par rapport à la solution de silicium sursaturée.

Dans un mode de réalisation plus particulier, lesdites particules ont une taille de 0,45 um ou plus, 0,40 um ou plus, 0,35 um ou plus, 0,30 um ou plus, 0,25 um ou plus, 0,20 um ou plus ou 0,1 um ou plus,

Dans un autre mode de réalisation, la solution de silicium sursaturée est caractérisée par le fait que la concentration de particules présentes dans ladite solution avec une taille de 0,20 um ou plus est au maximum de 1 ppm, au maximum de 0,8 ppm, au maximum de 0,5 ppm, au maximum de 0,4 ppm, au maximum de 0,3 ppm, au maximum de 0,2 ppm ou au maximum de 0,1 ppm par rapport à la solution de silicium sursaturée,

Bien que la silice pure soit considérée comme insoluble dans l'eau, sa solubilité peut être influencée par plusieurs facteurs. Par exemple, la solubilité de la silice augmente

12 BE2023/6016 avec la diminution du pH (conditions acides} et/ou des températures plus élevées.

La présence de certains composés ou ions dans l'eau peut également affecter la solubilité de la silice, Par exemple, la présence d'acides ou de bases fortes, ainsi que de certains ions métalliques comme l'aluminium ou le fer, peut former un complexe avec la silice et augmenter sa solubilité,

Les inventeurs de la présente invention ont développé de manière surprenante un procédé permettant d'obtenir une solution de silicium sursaturée qui est stable - c'est-à-dire dans laquelle aucun entartrage, aucune cristallisation ou nucdléation ne se produit - à température ambiante, dans des conditions de pH neutre, dans un milleu à base d'eau et en l'absence d'inhibiteurs de nucléation ou d'autres stabilisants.

Par consèquent, dans des modes de réalisation particuliers, la solution de silicium sursaturée de l'invention est fournie à une température inférieure à 60 °C, 50 °C, 40 °C, 30 °C ou 20 °C. À ces températures, la solution de silicium sursaturée est stable, ce qui signifie qu'il n'y a pas de cristallisation ou d'entartrage.

Dans un autre mode de réalisation, la solution de silicium sursaturée est stable à une temperature comprise entre 10 et 70 °C, entre 15° et 65 °C, entre 18 °C et 62 °C, entre 20 °C et 55 °C, entre 22 °C et 50 °C, entre 25 °C et 45 °C, entre 28 °C et 42 °C ou entre 32 °C et 40 °C.

Dans un autre mode de réalisation particulier, la solution de silicium sursaturée de l'invention est fournis à un pH compris entre 5 et 8, entre 5,5 et 7,8, entre 6 et 7,6, entre 6,5 et 7,5, entre 6,8 et 7,4, entre 7 et 7,2 ou entre 7,2 et 7,4. À ces pH, la solution de silicium sursaturée est stable, ce qui signifie qu'il n'y a pas de cristallisation ou d'entartrage.

Dans un autre mode de réalisation, la solution de silicium sursaturée de l'invention comprend en outre un sel, plus particulièrement un sel comprenant un cation divalent, plus particulièrement encore un sel de calcium ou un sel de magnésium.

Ce sel de calcium peut être choisi dans la liste constituée d'acétate de calcium, citrate de calcium, lactate de calcium, carbonate de calcium, chlorure de calcium, gluconate de calcium, hydroxyde de calcium, pantothénate de calcium, phosphate de calcium, stéarate de calcium, propionate de calcium, butyrate de calcium, formiate de calcium, sorbate de calcium et benzoale de calcium. Dans un mode de réalisation particulier, le sel de calcium est l'acétate de calcium.

13 BE2023/6016

Ce sel de magnésium peut être choisi dans la liste constituée de chiorure de magnésium, sulfate de magnésium, nitrate de magnésium, acétate de magnésium, citrate de magnésium et phosphate de magnésium.

D'autres sels non limitatifs pouvant faire partie de la solution de silicium sursaturée de l'invention sont le chlorure de sodium, le chlorure de potassium, le sulfate de sodium, le sulfate de potassium, le nitrate de sodium, le sulfate d'ammonium et le chlorure de lithium,

Dans un autre mode de réalisation, la solution de silicium sursaturée comprend du silicium dissous, au moins un sel de calcium et un milieu à base d'eau, Dans un mode de réalisation particulier, le milieu à base d'eau est la PBS, Dans un autre mode de réalisation particulier, le milieu à base d'eau est de l'eau.

Comme mentionné ci-dessus, les solutions de silicium sursaturées peuvent être obtenues en ajoutant des stabilisants ou des composés chimiques qui augmentent la solubilité du silicium dans l'eau et stabilisent le silicium à l'état dissous, L'un des aspects inventifs de la présente invention est qu'une solution de silicium sursaturée est fournie en l'absence desdits composés.

Par conséquent, dans un autre mode de réalisation particulier, la solution de silicium sursaturée selon l'invention est exempte de phénols et de polyphénols. Le phénol et d'autres composés phénoliques peuvent former des complexes solubles avec les espèces de silicium. Les phénols, avec leurs groupes hydroxyles (-OH}, peuvent se coordonner avec le silicium, ce qui conduit à la formation de complexes phénol- silicium stables.

Les amines, telles que l'ammoniac et les amines organiques, peuvent également former des complexes solubles avec le silicium, augmentant ainsi sa solubilité dans divers solvants. Par conséquent, dans un autre mode de réalisation particulier, la solution de silicium sursaturée selon l'invention est exempte de sels d'ammonium quaternaire, en particulier de sels de choline.

Le silicium dissous peut également être stabilisé par l'ajout d'agents chélateurs tels que l'EDTA (acide éthylènediaminetétraacétique) et l'acide oxalique. Dans un autre mode de réalisation particulier, la solution de silicium sursaturée selon l'invention est exempte d'agents chélateurs, plus particulièrement d'EDTA (acide éthylènediaminetétraacétique} et/ou d'acide oxalique,

Certains polymères ou tensioactifs peuvent stabiliser les espèces de silicium en solution en formant des micelles ou en fournissant une couche protectrice autour des particules de silicium, empéchant leur agglomération ou leur précipitation, Dans un autre mode de réalisation particulier, la solution de silicium sursaturée selon l'invention est exempte de polymères ou de tensioactifs qui stabilisent les espèces de silicium en solution.

Comme la solution de Si sursaturée de l'invention est exempte de composés qui stabilisent le Si à l'état dissous, l'ajout d'un ou de plusieurs noyaux d'entartrage à la solution de Si sursaturée de l'invention entraînera une précipitation du Si et donc une diminution de la teneur en Si dissous.

Ainsi, dans un mode de réalisation, la demande fournit une solution de Si sursaturée avec une concentration déterminée de Si dissous mesurée par ICP-OES, caractérisée par le fait que cette concentration de Si dissous diminue d'au moins 5 % lorsqu'une pluralité de particules d'une taille d'au moins 0,50 um sont ajoutées à ladite solution à une température de 20 °C et à un pH compris entre 5 et 8.

Dans un mode de réalisation particulier, la concentration définie est d'au moins 30 ppm, 100 ppm, 110 ppm, 120 ppm, 130 ppm, 140 ppm, 150 ppm, 160 ppm, 170 ppm, 180 ppm, 150 ppm ou au moins 200 ppm.

Dans un autre mode de réalisation particulier, la solution de silicium sursaturée comprend de l'acide silicique dans de l'eau. Dans un autre mode de réalisation particulier, au moins 25 %, 35 %, 45 %, 50 %, 60 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 % ou 95 % du Si dissous présent dans la solution de silicium sursaturée est de l'acide silicique.

Dans un autre mode de réalisation particulier, ladite diminution d'au moins 5 % du

Si dissous est une diminution d'au moins 6 %, d'au moins 7 %, d'au moins 8 %, d'au moins 9 %, d'au moins 10 %, d'au moins 11 %, d'au moins 12 %, d'au moins 13 %, d'au moins 14 %, d'au moins 15 %, d'au moins 16 %, d'au moins 17 %, d'au moins 18 %, d'au moins 19 %, d'au moins 20 %, d'au moins 21 %, d'au moins 22 %, d'au moins 23 %, d'au moins 24 %, d'au moins 25 %, d'au moins 26 %, d'au moins 27 %, d'au moins 28 %, d'au moins 29 %, d'au moins 30 %, d'au moins 35 %, d'au moins 40 %, d'au moins 45 % ou une diminution d'au moins 50 % du Si dissous, telie que mesurée par ICP-OES.

Dans un autre mode de réalisation particulier, ladite diminution de la concentration 5 de Si dissous est déterminée au moins 0,5 h, 1 h, 1,5 h, 2h, 3 h, 6 h, 12 hou 24 h après l'ajout de la pluralité de particules.

Dans un autre mode de réalisation particulier, ladite taille de la pluralité de particules est supérieure ou égale à 0,45 um, supérieure ou égale à 0,40 um, supérieure ou égale à 0,35 um, supérieure ou égale à 0,30 um, supérieure ou égale à 0,25 um, supérieure ou égale à 0,20 um ou supérieure ou égale à 0,1 um,

Dans un autre mode de réalisation particulier, lesdites particules sont ajoutées à la solution de Si sursaturée à une température comprise entre 20 et 40 °C, entre 15 et 30 °C ou entre 18 et 25 °C et à un pH de la solution de Si compris entre 5 et 8, entre 5,5 et 7,5, entre 6,5 et 7,2 ou environ 7.

Dans un autre mode de réalisation particulier, ladite pluralité de particules est une concentration desdites particules qui est ajoutée à la solution de Si sursaturée d'au moins 0,1 ppm, 0,2 ppm, 0,3 ppm, 0,4 ppm, 0,5 ppm, 0,6 ppm, 0,7 ppm, 0,8 ppm, 0,5 ppm ou d'au moins 1 ppm.

Dans un autre mode de réalisation, la solution de Si sursaturée a une concentration en Si dau moins 50 ppm, plus préférentiellement d'au moins 80 ppm, plus préférentiellement d'au moins 100 ppm, plus préférentiellement d'au moins 120 ppm, plus préférentiellement d'au moins 150 ppm telle que mesurée par ICP-

OES, sur une période d'au moins 1 semaine, plus préférentiellement 2 semaines, plus préférentiellement au moins 4 semaines, plus préférentiellement au moins 2 mois, plus préférentiellement au moins 3 mois, plus préférentiellement au moins 6 mois, plus préférentiellement au moins 12 mois, plus préférentiellement au moins 18 mois, plus préférentiellement au moins 24 mois, lorsqu'elle est stockée à une température comprise entre 0 et 40 °C, plus préférentiellement à une température comprise entre 5 et 25 °C, plus préférentiellement à une température comprise entre 15 et 25 °C, plus préférentiellement à une température comprise entre 18 et 22 °C,

Dans un autre mode de réalisation particulier, la solution de Si sursaturée de l'invention est une solution à base d'eau. Une « solution à base d'eau » désigne une solution ou un mélange homogène dans lequel l'eau sert de solvant. Dans une

15 BE2023/6016 solution à base d'eau, les soivants organiques tels que l'acétone ou le benzène ne sont pas présents en tant que solvant primaire.

Procédé de production d'une solution de Si sursaturée

Dans un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de production d'une solution de Si sursaturée, le procédé comprenant les étapes consistant à : a. fournir un mélange comprenant de la silice mésoporeuse, de préférence ladite silice mésoporeuse ayant une surface spécifique d'au moins 500 m?/g ; b. dissoudre ledit mélange dans une plage comprise entre 0,05 et 0,3 % en poids par volume (p/v) dans un milieu à base d'eau, le milieu étant à une température comprise entre 40 et 55 °C : c. filtrer la solution à une température comprise entre 40 et 90 °C à l'aide d'un filtre ayant une taille de maille d'au plus 0,5 um.

Un mode de réalisation particulièrement préféré du procédé comprend les étapes consistant à : a. fournir un mélange contenant entre 20 et 40 % de silice mésoporeuse, de preference avec une surface spécifique d'au moins 500 m7/g ; et entre 80 et 60 % d'un sel de calcium ou de magnésium ; b. dissoudre ledit mélange dans une plage comprise entre 0,05 et 0,3 % en poids par volume (p/v} dans un milieu à base d'eau, le milieu étant à une température comprise entre 70 et 90 °C; c. filtrer la solution à une température comprise entre 70 et 90 °C à l'aide d'un filtre ayant une taille de maille d'au plus 0,5 um.

Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape d'incubation avant l'étape de filtration, dans lequel l'étape d'incubation comprend Vincubation de la solution obtenue à l'étape b) pendant au moins 0,5 h à une température élevée comprise entre 40 et 90 °C. De préférence, l'étape d'incubation peut comprendre un mélange ou une agitation.

De préférence, l'étape d'incubation comprend le maintien de la température élevée pendant au moins 1 heure, plus préférentiellement au moins 2 heures, plus préférentiellement au moins 3 heures, plus préférentiellement au moins 4 heures, plus préférentiellement au moins 6 heures, plus préférentiellement au moins 12 heures, idéalement au moins 24 heures.

7 BE2023/6016

L'étape d'incubation permet à la silice mésoporeuse de se décomposer en ses composants monomères et dimères et de se dissoudre aussi complètement que possible. La solution atteint progressivement son équilibre. Une période d'incubation plus longue permettant d'obtenir des concentrations plus élevées de silicium pour une température donnée.

Dans un mode de réalisation préféré, la temperature de dissolution à l'étape b} est d'au moins 40 °C, plus préférentiellement d'au moins 50 °C, plus préférentiellement 190 d'au moins 60 °C, plus préférentiellement d'au moins 65 °C, plus préférentiellement d'au moins 70 °C, plus préférentieliement d'au moins 75 °C, plus préférentiellement d'au moins 80 °C, plus préférentiellement d'au moins 85 °C, idéalement d'au moins 90 °C. Une température plus élevée augmente la concentration d'équilibre. En d'autres termes, des températures plus élevées lors de l'étape de dissolution b}, ou lors de l'étape d'incubation entre la dissolution b} et avant la Filtration c}, entraînent une concentration plus élevée de silicium dans la solution de Si sursaturée, La température maximale doit être inférieure au point d'ébullition de la solution, de préférence au maximum à 95 °C.

Dans un autre mode de réalisation, la température de la solution peut être progressivement augmentée pendant l'Incubation.. Avantageusement, cela permet une augmentation progressive de la concentration en Si dissous sans qu'il soit nécessaire d'opérer à la température la plus élevée pendant toute la durée de l'incubation. Par rapport au fait d'opérer à la température maximale obtenue, cette approche nécessite une période d'incubation plus longue, mais souvent des besoins globaux en énergie et en chauffage moindres.

À l'étape c}, la solution doit toujours être filtrée sensiblement à la température maximale atteinte lors de l'étape de dissolution b} et de l'étape d'incubation facultative. Le fait de laisser refroidir la solution avant de filtrer toutes les particules qui peuvent agir comme un noyau de la solution entraîne une précipitation, qui est éliminée lors de la filtration, et donc des concentrations finales de silicium plus faibles dans la solution de Si sursaturée qui en résulte.

Dans un autre mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de refroidissement après l'étape de filtration, dans laquelle l'étape de refroidissement comprend le refroidissement de la solution filtrée à la température ambiante. De préférence, il ny a pas de précipitation du silicium en silice pendant le refroidissement de la solution filtrée, Dans un autre mode de réalisation préféré, le procédé peut comprendre une seconde étape de filtration après le refroidissement de la solution. De préférence, le procédé comprend en outre les étapes consistant à: 5 d. refroidir la solution à une température inférieure à 30 °C, et ë. filtrer la solution avec une taille de maille de 0,5 um au maximum, à une température inférieure à 30 °C,

Dans un autre mode de réalisation préféré, la seconde étane de filtration e) peut utiliser une taille de maille plus petite que celle de la première étane de filtration c.

La seconde étape de filtration peut améliorer la stabilité à long terme de la solution en éliminant les particules résiduelles.

Dans un autre mode de réalisation préféré, l'étape d. peut comprendre au moins un, de préférence plusieurs cycles de refroidissement à des températures juste au- dessus du point de congélation. Cela a permis d'améliorer la stabilité à long terme de la solution de silicium sursaturée. Sans vouloir être lié par la théorie, en réduisant d'abord la température et en favorisant la précipitation du silicium, on permet à la silice oligomérique dont la taille des particules est inférieure à la taille de maille de se développer et d'être ensuite filtrée efficacement de la solution. Il en résulte un procédé qui élimine efficacement les particules situées juste en dessous de la taille de maille, sans que la réduction de la taille de maille n'entraîne une augmentation exponentielle des besoins en énergie. Cela se fait au prix d'une réduction mineure de la concentration finale de silicium,

Dans un autre mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de détermination de la concentration de Si dissous.

Dans un mode de réalisation préféré, l'étape a) du procédé consiste à fournir un mélange comprenant 20 à 40 % en poids de silice mésoporeuse, de préférence ladite silice mésoporeuse ayant une surface spécifique d'au moins 500 m2/g ; et de 60 à 80 % en poids d'un sel soluble choisi parmi les sels de calcium, les sels de magnésium ou leurs mélanges. Plus préférentiellement, le mélange est constitué essentiellement de silice mésoporeuse et de sels divalents solubles. Les sels divalents augmentent la vitesse de décomposition de la silice mésoporeuse, c'est-à- dire la vitesse de dissolution. En conséquence directe, ils réduisent le temps de traitement ou d'incubation nécessaire à l'obtention d'une certaine concentration de silicium ; ou augmentent la concentration de silicium obtenue à une température et un profil de dissolution donnés.

19 BE2023/6016

Dans un autre mode de réalisation encore, ledit sel de calcium est choisi dans la liste constituée d'acétate de calcium, citrate de calcium, chlorure de calcium et carbonate de calcium, Dans un autre mode de réalisation encore, ledit filtre est un filtre hydrophobe, en particulier un filtre à membrane en polytetrafiuoroethylène (PTFE).

Dans un autre mode de réalisation encore, ledit filtre est un filtre hydrophile, en particulier un filtre en cellulose. Dans un autre mode de réalisation encore, ledit filtre présente des propriétés hydrophiles et hydrophobes intermédiaires, en particulier un filtre en nolyéthersulfone (PES) ou en difluorure de polyvinylidène (PVDF}.

Dans un mode de réalisation, le mélange de silice mésoporeuse non modifiée et d'un sel de cation divalent est un mélange composé de 20 à 40 % de silice mésoporeuse non modifiée et de 80 à 6Ù % d'un sel de cation divalent, dans lequel la silice mésoporeuse et le sel de cation divalent représentent ensemble 100 % en poids,

Dans un autre mode de réalisation, le mélange de silice mésoporeuse non modifiée et d'un sel de cation divalent est composé de silice mésoporeuse non modifiée et d'un sel de cation divalent dans un rapport compris entre 20:80, 25:75, 30:70, 35:65 ou 40:66.

Dans un cas particulier, ledit sel de cation divalent est un sel de calcium ou un sel de magnésium. Dans un autre mode de réalisation particulier, le sel de calcium est choisi dans la liste constituée d'acétate de calcium, citrate de calcium, chlorure de calcium et carbonate de calcium.

Dans un mode de réalisation particulier, la teneur totale en Si du mélange est comprise entre 10 et 20 %, entre 11 et 19 %, entre 12 et 18 %, entre 13 et 16 % ou environ 14 %,

Dans un mode de réalisation particulier, la silice mésoporeuse de l'invention a une surface spécifique, calculée à partir des isothermes de sorption d'azote à la température de l'azote liquide (77K} selon la théorie Brunauer, Emmett et Teller (BET), d'au moins 10m2/9, de préférence d'au moins 100 m7/g, plus préférentiellement d'au moins 250 m72/g, plus préférentiellement d'au moins 300 m2/g, plus préférentiellement d'au moins 350 m2/g, plus préférentiellement d'au moins 400 m?/g, plus préférentiellement d'au moins 450 m7/g, et encore plus préférentiellement d'au moins 500 m2/g. La surface spécifique est de préférence d'au plus 1500 m7/g, plus préférentiellement d'au plus 1250 m2/g, encore plus préférentiellement d'au plus 1000 m2/g, et encore plus préférentiellement d'au plus 800 m2/g. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, ladite silice mésoporeuse à une surface spécifique, calculée à partir des isothermes de sorntion d'azote à la température de l'arote liquide (77K0 selon la théorie Brunauer, Emmett et Teller (BET), comprise entre 10 et 1500 m?/g, de préférence entre 100 et 1250 m2/g, plus préférentiellement entre 250 et 1900 m=#/g, entre 300 m=/g et 500 m°/g, entre 325 m#/g et 475 m*/g, entre 350 m2/g et 450 m*/g ou entre 375 m2/g et 425 m?/g, encore plus préférentiellement entre 500 et 800 m?/g, Une surface plus importante se traduit par des taux de dissolution plus rapides et donc par des temps d'incubation plus courts pour obtenir une concentration de silicium et une température données, ou une concentration de silicium plus élevée pour une durée de dissolution et une température données.

Dans un mode de réalisation particulier, la solution de silicium sursaturée comprend en outre un sel de calcium et/ou de magnésium. Ce sel de calcium peut être choisi dans la liste constituée d'acetate de calcium, citrate de calcium, lactate de calcium, carbonate de calcium, chlorure de calcium, gluconate de calcium, hydroxyde de calcium, pantothénate de calcium, phosphate de calcium, stéarate de calcium, propionate de calcium, butyrate de calcium, formiate de calcium, sorbate de calcium et benzoate de calcium. Dans un mode de réalisation plus particulier, le sel de calcium est l'acétate de calcium, le citrate de calcium, le chlorure de calcium ou le carbonate de calcium. Ce sel de magnésium peut être choisi dans la liste constituée de chlorure de magnésium, sulfate de magnésium, nitrate de magnésium, acétate de magnésium, citrate de magnésium et phosphate de magnésium.

Dans un autre mode de réalisation, le mélange de silice mésoporeuse et du sel de cation divalent est dissous dans un milieu à base d'eau dans une plage comprise entre 0,05 et 0,3 % en poids par volume (p/v). Cela signifie qu'entre 0,05 gramme et 0,3 gramme de ce mélange est dissous dans 100 mi du milieu à base d'eau. Avant l'ajout du mélange au milieu à base d'eau, ce dernier est chauffé à une température comprise entre 70 et 90 °C, en particulier entre 72 et 85 °C, plus particulièrement 38 entre 75 et 80 °C,

Dans un mode de réalisation, l'étape de filtration dans le procédé du deuxième aspect est effectuée à une température comprise entre 72 et 85 °C, plus particulièrement entre 75 et 80 °C, Dans un autre mode de réalisation, le filtre utilisé dans l'étape de filtration a une taille de maille d'au plus 0,5 um, d'au plus 0,45 um, d'au plus 0,4 um, d'au plus 0,35 um, d'au plus 0,3 um, d'au plus 0,25 um, d'au plus 0,2 um, d'au plus 0,15 um ou d'au plus 0,1 um, Dans un autre mode de réalisation, le filtre utilisé dans l'étape de filtration a une taille de maille comprise entre 0,1 et 0,5 um, 0,2 et

2 BE2023/6016 0,45 um, 0,3 et 0,4 um, ou entre 0,15 et 0,3 um ou environ 0,2 um ou environ 0,45 um,

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape d'incubation avant l'étane de filtration, l'étane d'incubation comprend Vincubation de la solution obtenue à l'étape b) pendant au moins 0,5 h, au moins 1 h, au moins 1,5 h, au moins 2 h, au moins 3h ou au moins 4 h à une température comprise entre 70 et 90 °C, Dans un mode de réalisation plus particulier, la température est comprise entre 72 et 85 °C, plus particulièrement entre 75 et 80 °C,

Dans un autre mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape de refroidissement après l'étape de filtration, dans lequel l'étape de refroidissement comprend le refroidissement ou l'abaissement de la température de la solution filtrée à la température ambiante, dans lequel aucune précipitation de silice ne se produit, Dans un mode de réalisation plus particulier, la température ambiante est comprise entre 10 et 30 °C, entre 12 et 30 °C, entre 15 et 30 °C, entre 18 et 26 °C ou entre 20 et 24 °C,

Dans un autre mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape finale de détermination de la concentration de Si dissous. Dans un mode de réalisation plus particulier, cette étape de détermination est réalisée à l'aide de l'ICP-

DES.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le filtre de l'étape c) a des propriétés hydrophobes, hydrophiles ou intermédiaires. Dans un mode de réalisation plus particulier, le filtre a des propriétés hydrophobes et est un filtre à membrane en polytétrafiuorcéthylène (PTFE). Dans un autre mode de réalisation plus particulier, le filtre a des propriétés hydrophiles et est un filtre en cellulose. Dans un autre mode de réalisation plus particulier, le filtre a des propriétés intermédiaires et est un filtre en polyéthersulfone (PES) ou en difluorure de polyvinylidène (PVDEF).

Dans un troisième aspect, une formulation cosmétique est proposée, comprenant l'une quelconque des solutions de silicium sursaturées décrites ici, ainsi qu'un ou plusieurs ingrédients cosmétiques choisis parmi pigments, émollients, antioxydants, ou composés actifs.

Dans un mode de réalisation particulier, la formulation cosmétique est obtenue par le procédé comprenant l'étape consistant à mélanger l’une quelconque des solutions de silicium sursaturées décrites ici et un ou plusieurs ingrédients cosmétiques choisis dans la liste constituée de pigments, émollients, antioxydants et COMposés actifs.

Dans un mode de réalisation plus particulier, la solution de silicium sursaturée qui fait partie de ladite formulation cosmétique est obtenue par l'un quelconque des procédés décrits dans le présent document, plus particulièrement dans le cadre du deuxième aspect,

Dans un quatrième aspect, l'utilisation de l'une quelconques des solutions de silicium sursaturées décrites dans le présent document ou obtenues par l'un quelconque des procédés décrits dans le présent document est prévue pour produire une formulation cosmétique.

Méthode analytique

L'ICP-OES a été utilisée comme méthode analytique pour obtenir la concentration de silicium dissous dans un milieu. La caractérisation de tous les exemples présentés ici a été effectuée sur un ICP-OES 5110 d'Agilent pour quantifier la teneur en Si, La courbe d'étalonnage du Si de 1,56 à 25 ppm dans de l'eau uitrapure est réalisée avec la dilution appropriée de la solution standard de Si certifiée par le fournisseur

Chem-Lab,

Tous les échantillons à température ambiante ou inférieure sont dilués avec de l'eau uitrapure à un degré de dilution de 10:1 avant d'être analysés par ICP-OES,

Tous les échantillons à température élevée sont filtrés sur un filtre PTFE de 0,45 um, puis dilués 10:1 avec de l'eau ultrapure, et enfin analysés par ICP-OES à température ambiante, sauf indication contraire. La filtration, avant la dilution, est effectuée pour éviter les changements de concentration en Si dus à la précipitation ou à la dissolution des précipités en raison de la dilution ou des changements de température.

EXEMPLES

Exemple 1, Composition injectabie de Si

Afin d'obtenir une composition injectable de Si, un mélange a été composé d'acétate de calcium et de silice mésoporeuse dans les proportions suivantes : - acétate de calcium : 70 % pds - silice mésoporeuse (Si02} : 30 % pds

La teneur totale en Si du mélange est de 14 % pds. La teneur en Si dissous variait de 98 à 11,2 % après 6 heures dans un milieu à base d'eau à 37 °C pour une concentration de Sid: inférieure à 60 mg/l. Ce mélange est désormais appelé IPM,

La silice mésoporeuse avait une surface supérieure à 700 m=/0.

Exemple 2. Détermination du profil cinétique Si de VIPM

Un mélange d'IFM dans une PBS a été formé en mélangeant 833 mg d'IPM ; correspondant à 250 mg de silice, dans 509 mi de PBS, Pour étudier l'effet de la température sur la solubilité du Si à partir de la composition d'IPM, le mélange d'IPM a été incubé dans une PBS à 4 températures différentes. À plusieurs moments (05h; 1h; 2h; 3h: 3,25 bh}, un échantillon de 5 ml a été prélevé. Les échantillons ont été filtrés sur un filtre PTFE de 0,45 um, dilués 100 fois et la teneur en Si dissous a été déterminée par ICP-OES (Spectroscopie d'émission de plasma à couplage inductif). Pour toutes les températures, on peut observer que la teneur en

Si dissous est plus élevée à 3,25 h qu'à 0,5 h. Cependant, on peut également observer qu’une phase de plateau a déjà été atteinte à 3 h et donc que l'incubation de l'échantillon dans une PBS pendant plus de 3h n'a pas conduit à une concentration plus élevée de Si dissous (Figure 1).

La concentration la plus élevée de Si dissous qui a été atteinte était de 49,1, 85,2, 122,3 et 155,6 ppm respectivement à une température de 23,6 °C, 40,5 °C, 59 °C et 76 °C,

Ensuite, 1 gramme d'IFM a été introduit dans 500 mi de DBS (ie. 280 ppm de Si} à une température de 77,5 °C. La solution obtenue n'était pas transparente, mais avait un aspect trouble ou turbide, indiquant que toute la silice n'était pas dissoute.

Après les temps suivants : 0.5 h : 1h: 2 het 3h, des échantillons ont été prélevés.

Les échantillons ont été filtrés sur un filtre PTFE de 0,45 um et dilués 100 fois avant leur analyse par ICP-OES pour déterminer la teneur en Si dissous. Le tableau 1 et la figure 2 montrent la quantité de Si dissous aux différents moments pour 3 essais répétés dans des conditions identiques.

Tableau 1, La teneur en Si dissous de 1 g d'IPM dans 500 mi de PBS à différents moments, ti) fs (ppm) slem) Gilepm) Simoyen {ppm} SD

05 186 (1678 1808 B dt OO res

EO 11768 CITE AIME AE

Exemple 3. Solutions de Si sursaturées

Pour obtenir une solution de Si sursaturée, une solution de 160 ppm de Si a été visée en dissolvant 457,4 mg d'IPM dans 400 mi de PBS à une température de 77,4 °C,

Les mesures d'ICP-CES ont révélé que la teneur en Si dissous à 77,4 °C était comprise entre 152,6 et 160,4 ppm (Figure 3). Une fois de plus, une solution trouble a été obtenue (données non présentées).

Après la troisième heure, on a déterminé comment la concentration de Si dissous était affectée par le refroidissement de la solution de Si. Entre la troisième et la quatrième heure, la température de la solution de Si a été abaissée à 39,5 °C,

Comme le montre la figure 3, lorsque la température de la solution de Si a êté abaissée à 39,5 °C, la concentration de Si dissous a chuté de manière significative à 121,2 ppm. Cela indique qu'une certaine quantité de Si dissous a précipité pour atteindre un nouvel équilibre à 39,5 °C, Après la quatrième heure, la solution a été filtrée à l'aide d'un filtre en PTFE d'une taille de maille de 0,45 um. La solution a été laissée refroidir à température ambiante de 20 °C, De manière surprenante, on a constaté qu'une diminution supplémentaire de la concentration de Si dissous due à un refroidissement supplémentaire de la solution à température ambiante pouvait être évitée en filtrant la solution de Si (Figure 3).

Sur la base de ces observations, on a analysé l'effet sur la concentration de Si dissous lorsque l'étape de filtration est effectuée à 75,4 °C. Une solution de Si a été préparée en dissolvant 572 mg d'IPM dans 400 mi de PBS à une température de 79,4 °C, ce qui devrait théoriquement conduire à une solution de Si de 160 ppm. Après 1 h, la concentration de Si mesurée par ICP-OES était de 133,7 ppm (Figure 4}. Après 3 heures, la concentration en Si s'est stabilisée à 133,0 ppm dans un milieu trouble.

Après la barre des trois heures, la solution a été filtrée à 79,4 °C à l'aide d'un filtre

PTFE de 0,45 um indiqué en pointillés sur la figure. En raison de l'étape de filtration, une solution transparente a été obtenue (données non présentées}. La solution a ensuite été refroidie à 39,5 °C, température qui a été atteinte au bout de 5,5 heures.

De manière surprenante, la concentration en Si dissous est restée stable à 131,2 ppm et aucune précipitation de Si n'a pu être observée (Figure 4}. La solution est également restée transparente. La solution a été laissée refroidir jusqu'à une température ambiante de 20 °C, La concentration en Si a été à nouveau mesurée par ICP-OES après 24 heures, à température ambiante. I est intéressant de noter que même l'abaissement de la température à la température ambiante n'a pas entraîné de baisse du Si dissous (figure 4). On obtient ainsi une solution de Si transparente sursaturée,

Ensuite, une solution saturée de Si a été préparée en dissolvant 833 mg d'IPM dans 500 mi de PBS à 76 °C (210 ppm de Si). Sur la base des mesures ICP-OES, une concentration de Si dissous de 153 ppm a été obtenue après une période de 3 heures,

Ensuite, une moitié de ls solution a été filtree sur un filtre en cellulose et l'autre moitié de la solution a été filtrée sur un filtre en polyéthersulfone (PES), Les deux étapes de filtration ont été réalisées à 76 °C et en utilisant une taille de maille de 0,45 um. Conformément aux résultats présentés ci-dessus, la solution de Si est restée stable et transparente lorsqu'elle a été refroidie à la température ambiante.

La concentration en Si est restée stable pendant au moins 1 semaine à température ambiante, maintenant une concentration en Si mesurée par ICP-OES au-dessus de 150 ppm.

Dans l'ensemble, ces tests indiquent que plusieurs types de filtres peuvent être utilisés pour obtenir ces résultats.

Exemple 4, Stabilité d'une solution de Si sursaturée

Une solution saturée de Si a été préparée en dissolvant 833 mg d'IPM dans 500 mi de PBS à 76 °C (210 ppm de Si). Les mesures ICP-OES ont permis d'obtenir une concentration de Si dissous de 150 ppm. Ensuite, la moitié de la solution a été filtrée sur un filtre en polyéthersulfone (PES), l'étape de filtration a été réalisée à 76 °C et en utilisant une taille de maille de 0,45 um et a été refroidie à température ambiante, 38 ce qui a permis d'obtenir une solution de Si sursaturée.

La solution de Si sursaturée a été stockée à 20 °C pendant une période de 6 mois.

La concentration en Si de la solution de Si sursaturée stockée a été mesurée tous les mois. La concentration en Si s'est écartée de moins de 10 % de 150 ppm à chaque mesure.

Exemple 5. Essai de perturbation d'une solution sursaturée de Si

Une solution de Si a été préparée en dissolvant 833 mg d'IPM dans 500 mi de DBS à 76 °C (210 ppm de Si, Les mesures ICP-OES ont permis d'obtenir une concentration de Si dissous de 150 ppm, Ensuite, la moitié de la solution a été filtrée sur un filtre en polvéthersulfone (PES), l'étape de filtration a été réalisée à 76 °C et en utilisant une taille de maille de 0,45 um. La solution de Si a été refroidie à 20 °C, ce qui a donné une solution de Si sursaturée avec une concentration de Si mesurée à 147 ppm.

À 100 mi de cette solution de Si sursaturée, on a ajouté 100 mg de silice mésoporeuse avec une surface de 750 m7/g. Le mélange a été agité, puis stocké à 20 °C pendant 20 jours. La concentration en Si a été mesurée régulièrement par

ICP-OES. Après les premières 24 heures, la concentration était tombée à 127,6 ppm.

Le troisième jour, la concentration est tombée à 116,1 ppm. Après 15 jours, une concentration de 91,4 ppm a été observée. Après 20 jours, une concentration de 71,9 ppm a été observée.

Sans vouloir être lié par la théorie, cette évolution décroissante montre que les espèces monomériques et dimériques de silicium dissoutes dans la solution sursaturée se polymérisent à la surface de la silice mésoporeuse, Les particules de silice mésoporeuse sont des points de nucléation qui initient et augmentent la cinétique de condensation des espèces de silicium en solution. Il est important de noter que la quantification des éléments chimiques sous forme solide n'est pas possible avec l'ICP-OES. Ils doivent être sous forme dissoute pour être analysés par cette technique.

Claims (20)

27 BE2023/6016 REVENDICATIONS

1. Une solution sursaturée de silicium (Si) avec une concentration de Si dissous d'au moins 40 ppm, mesurée par ICP-OES.

2. La solution sursaturée de silicium (Si) selon la revendication 1, dans laquelle la concentration de Si dissous mesurée par ICP-OES diminue d'au moins 5 % après une période de 24 heures entre 15 et 25 °C, après l'introduction de 100 mg de particules de silice mésoporeuse / 100 ml de solution sursaturée de silicium, dans laquelle les particules de silice mésoporeuse ont une surface spécifique d'au moins 400 m2/g.

3. La solution sursaturée de silicium (Si) selon la revendication 1, dans laquelle ladite solution a un pH compris entre 4 et 7, de préférence entre 4,5 et 6.

4. La solution sursaturée de Si selon la revendication 1, dans laquelle la concentration de Si dissous est d'au moins 110 ppm, mesurée par ICP-OES.

5. La solution sursaturée de Si selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un sel de calcium ou de magnésium.

6. La solution sursaturée de Si selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite solution sursaturée de Si est exempte de phénols et de polyphénols.

7. La solution sursaturée de Si selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite solution sursaturée de Si est exempte de sels d'ammonium quaternaire, en particulier de sels de choline.

8. Un procédé de production d'une solution sursaturée de Si, comprenant les étapes de:

a. fournir un mélange comprenant de la silice mésoporeuse, de préférence ladite silice mésoporeuse ayant une surface spécifique d'au moins 500 m2/g ;

b. dissoudre ledit mélange dans une plage comprise entre 0,05 et 0,3 % en poids par volume (p/v) dans un milieu à base d'eau, le milieu étant à une température comprise entre 40 et 90 °C ;

c. filtrer la solution à une température comprise entre 40 et 90 °C à l'aide d'un filtre ayant une taille de maille d'au plus 0,5 um.

27 BE2023/6016

9. Le procédé selon la revendication 8, comprenant en outre une étape d’incubation avant l’étape de filtration, l'étape d'incubation comprenant "incubation de la solution obtenue à l'étape b) pendant au moins 0,5 h à une température comprise entre 70 et 90 °C.

10. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, comprenant en outre une étape de refroidissement après l'étape de filtration, dans lequel l'étape de refroidissement comprend le refroidissement de la solution filtrée à la température ambiante, dans lequel aucune précipitation de silice ne se produit.

11. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant en outre les étapes de:

d. refroidir la solution à une température inférieure à 30 °C, et e. filtrer la solution avec une taille de maille de 0,5 um au maximum, à une température inférieure à 30 °C.

12.Le procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, comprenant l'étape de:

d. fournir un mélange comprenant 20 à 40% en poids de silice mésoporeuse, de préférence ladite silice mésoporeuse ayant une surface spécifique d'au moins 500 m?/g ; et de 40 à 80 % en poids d'un sel soluble choisi parmi les sels de calcium, les sels de magnésium ou leurs mélanges.

13. Le procédé selon la revendication 12, dans lequel le sel soluble est choisi dans la liste constituée d'acétate de calcium, citrate de calcium, chlorure de calcium et carbonate de calcium, de préférence l'acétate de calcium, le citrate de calcium ou le chlorure de calcium.

14.Le procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape c. comprend la filtration avec un filtre à membrane en polytétrafluoroéthylène (PTFE).

15.Le procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape c. comprend la filtration avec un filtre en cellulose.

27 BE2023/6016

16.Le procédé selon la revendication 9, dans lequel l’étape c. comprend la filtration avec un filtre en polyéthersulfone (PES) ou en difluorure de polyvinylidène (PVDF).

17.Une formulation cosmétique comprenant la solution sursaturée de Si selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un ou plusieurs ingrédients cosmétiques choisis parmi pigments, émollients, antioxydants ou composés actifs.

18.Une formulation cosmétique obtenue par le procédé comprenant l'étape de mélange de la solution sursaturée de Si selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et d'un ou plusieurs ingrédients cosmétiques choisis dans la liste constituée de pigments, émollients, antioxydants et composés actifs.

19.La formulation cosmétique selon l'une quelconque des revendications 16 à 17, dans laquelle la solution sursaturée de Si est obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 16.

20.Utilisation de la solution sursaturée de Si selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 16 pour la production d'une formulation cosmétique.