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Microencapsulation and nanoencapsulation of natural compounds by drying technologies

Grant number: 12/03427-2
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Young Researchers
Start date: April 01, 2012
End date: March 31, 2016
Field of knowledge:Engineering - Chemical Engineering - Industrial Operations and Equipment for Chemical Engineering
Principal Investigator:Cláudia Regina Fernandes de Souza
Grantee:Cláudia Regina Fernandes de Souza
Host Institution: Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brazil
Associated research grant:11/10333-1 - Microencapsulation and nanoencapsulation of natural compounds by drying technologies, AP.JP

Abstract

Muitos produtos de origem natural de interesse comercial, em particular nas indústrias farmacêuticas e alimentícias, são misturas complexas de substancias. Exemplos de substancias de origem vegetal (fitoquímicos) que produzem benefícios à saúde incluem os compostos fenólicos (ex. curcumina, resveratrol, galato de epigalocatequina, etc), e os carotenóides (ex. licopeno, luteína, zeaxantina, b-caroteno, etc). Entretanto, o efeito biológico dos fitoquimicos pode ser drasticamente reduzido ou perdido após uso oral, devido à baixa solubilidade em condições normais do trato gastrointestinal (baixa absorção), e ao efeito do metabolismo de primeira passagem. Outros produtos são voláteis (ex. óleos essenciais), termo-sensíveis e susceptíveis à oxidação, podendo sofrer alterações irreversíveis de suas propriedades físico-químicas quando expostos sem proteção ao contato com outros materiais ou agentes externos. Tecnologias de microencapsulação e nanoencapsulação possuem enorme potencial de aplicação na área de produtos naturais, permitindo, por exemplo, a transformação de produtos líquidos e voláteis em forma sólida, proteção e modulação da liberação de constituintes ativos, possibilitando uma melhor absorção de constituintes hidrofílicos e lipofílicos. Neste sentido, várias limitações de ordem técnica que atualmente dificultam o desenvolvimento de produtos inovadores contendo ativos naturais com grande potencial de uso em vários setores industriais, como o farmacêutico e alimentício podem ser superadas. Por exemplo, a baixa solubilidade de um produto natural pode afetar negativamente sua aplicabilidade e desempenho, levando à dificuldade na formulação e, provavelmente, baixa biodisponibilidade, o que exige muitas vezes a utilização de quantidades elevadas das substâncias em questão. Dentre as estratégias que podem ser empregadas na obtenção de sistemas micro e nanoestruturados contento produtos naturais incluem-se a microencapsulação e nanoencapsulação por processos físicos (spray drying, suspensão em ar, liofilização, spray chilling, micronização, homogeneização de alta pressão e a microfluidização), ou físico-químicos (coacervação simples e complexa, evaporação do solvente, etc). Diferentes materiais de parede podem ser empregados, como por exemplo, proteínas e polissacarídeos, derivados do ácido acrílico/metacrílico, derivados dos ácidos polilático/poliglicólico, lipídeos, açúcares, ácidos orgânicos, óleo vegetal hidrogenado entre outros. Também apresentam potencial a inclusão molecular em ciclodextrinas e a encapsulação em lipossomas. A seleção do material polimérico e do processo de encapsulação depende das propriedades desejadas para o produto, podendo-se destacar, solubilidade, biodisponibilidade, biodegradabilidade, tipo de liberação, tamanho de partícula, etc. O objetivo deste projeto é o desenvolvimento e avaliação de sistemas micro e nanoestruturados para a modulação da liberação de produtos naturais (ex. extratos brutos, componentes semipurificados e/ou isolados), enfatizando-se diferentes processos de preparação (homogeneização de alta pressão, homogeneização por ultrassom, spray drying e liofilização, entre outros), tipo de excipientes e procedimentos para a caracterização físico-química do produto (granulometria, solubilidade, permeabilidade, dissolução, microscopia eletrônica, raio-x, análise térmica, potencial zeta). Esse projeto permitirá a implantação e consolidação de uma plataforma tecnológica com capacidade de desenvolver produtos inovadores a partir de ativos naturais, com grande potencial de aplicação industrial.

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Scientific publications (8)
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SOUZA, CLAUDIA R. F.; BALDIM, IARA; BANKOLE, VICTOR O.; DA ANA, RAQUEL; DURAZZO, ALESSANDRA; LUCARINI, MASSIMO; CICERO, NICOLA; SANTINI, ANTONELLO; SOUTO, ELIANA B.; OLIVEIRA, WANDERLEY P.. Spouted Bed Dried Rosmarinus officinalis Extract: A Novel Approach for Physicochemical Properties and Antioxidant Activity. AGRICULTURE-BASEL, v. 10, n. 8, . (18/26069-0, 12/03427-2, 11/10333-1)
CORTES-ROJAS, DIEGO F.; SOUZA, CLAUDIA R. F.; CHEN, MONG-JEN; HOCHHAUS, GUENTHER; OLIVEIRA, WANDERLEY P.. Effects of lipid formulations on clove extract spray dried powders: comparison of physicochemical properties, storage stability and in vitro intestinal permeation. PHARMACEUTICAL DEVELOPMENT AND TECHNOLOGY, v. 23, n. 10, p. 1047-1056, . (12/03427-2, 11/10333-1)
BENELLI, LUCIMARA; CORTES-ROJAS, DIEGO F.; SOUZA, CLAUDIA REGINA F.; OLIVEIRA, WANDERLEY PEREIRA. Fluid bed drying and agglomeration of phytopharmaceutical compositions. Powder Technology, v. 273, p. 145-153, . (12/09890-6, 12/03427-2, 11/10333-1, 12/00562-6)
CORTES-ROJAS, DIEGO F.; SOUZA, CLAUDIA R. F.; OLIVEIRA, WANDERLEY P.. EFFECTS OF SURFACTANT TYPE ON RETENTION OF BIOACTIVE COMPOUNDS OF SYZYGIUM AROMATICUM IN SPRAY DRIED LIPID BASED SYSTEMS. INTERNATIONAL JOURNAL OF PHARMACEUTICAL SCIENCES AND RESEARCH, v. 8, n. 12, p. 5057-5064, . (14/15905-1, 11/10333-1, 12/03427-2, 12/09890-6)
SECOLIN, VANESSA A.; SOUZA, CLAUDIA R. F.; OLIVEIRA, WANDERLEY P.. Spray drying of lipid-based systems loaded with Camellia sinensis polyphenols. Journal of Liposome Research, v. 27, n. 1, p. 11-20, . (12/13648-6, 12/03427-2, 11/10333-1)
CORTES-ROJAS, D. F.; SOUZA, C. R. F.; OLIVEIRA, W. P.. Surfactant Mediated Extraction of Antioxidants from Syzygium aromaticum. SEPARATION SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 50, n. 2, p. 207-213, . (12/09890-6, 12/03427-2, 11/10333-1)
CORTES-ROJAS, DIEGO F.; SOUZA, CLAUDIA R. F.; OLIVEIRA, WANDERLEY P.. Encapsulation of eugenol rich clove extract in solid lipid carriers. Journal of Food Engineering, v. 127, p. 34-42, . (12/09890-6, 12/03427-2, 11/10333-1)
BALDIM, IARA; OLIVEIRA, WANDERLEY P.; KADIAN, VARSHA; RAO, REKHA; YADAV, NITESH; MAHANT, SHEEFALI; LUCARINI, MASSIMO; DURAZZO, ALESSANDRA; DA ANA, RAQUEL; CAPASSO, RAFFAELE; et al. Natural Ergot Alkaloids in Ocular Pharmacotherapy: Known Molecules for Novel Nanoparticle-Based Delivery Systems. BIOMOLECULES, v. 10, n. 7, . (12/03427-2, 11/10333-1, 18/26069-0)