Strategie nanotecnologiche per la veicolazione di molecole ad attività biologica derivanti da scarti di lavorazione agricola: un approccio green per la realizzazione di prodotti nutraceutici e cosmeceutici

Il progetto si pone come obiettivo l’utilizzo di molecole ad attività biologica, quali molecole antiossidanti e flavonoidi, derivanti da scarti vegetali di lavorazione agricola per la produzione di formulazioni nutraceutiche o cosmeceutiche, per somministrazione orale o applicazione cutanea.

Gli scarti di lavorazione agricola, provenienti ad esempio da luppolo, mirtillo e vinacce dell’uva, rappresentano una grande fonte di composti bioattivi con proprietà antiossidanti e antimicrobiche. Tra questi si possono considerare il lupulone, noto per la sua attività antiossidante e battericida, o la quercetina, recentemente proposta per il trattamento di COVID-19. Sebbene la proprietà specifica di ciascun composto bioattivo sia già nota, la caratterizzazione di ciascuno in termini di efficacia antibatterica e antiossidante è necessaria per progettarne l'utilizzo in applicazioni nutraceutiche e cosmeceutiche.

In genere, questi estratti sono caratterizzati da bassa solubilità in veicoli fisiologicamente compatibili e ciò rappresenta una limitazione. Per superare questo inconveniente, il progetto propone la formulazione e l’utilizzo di nanosistemi a matrice lipidica (liposomi, etosomi, niosomi, cubosomi e nanoparticelle lipidiche solide), poiché rappresentano buoni candidati per migliorare la solubilità in acqua di molecole insolubili, proteggerle dal metabolismo dopo somministrazione e rilasciarle in modo prolungato e controllato diminuendo la somministrazione. La scelta di utilizzare nanosistemi a matrice lipidica rappresenta un valore aggiunto in ambito green poiché sono costituiti da corpi grassi naturali definiti biocompatibili, biodegradabili e non tossici.

Durante la fase iniziale del progetto, si valuteranno le caratteristiche fisico-chimiche, purezza, attività antiossidante, stabilità nel tempo e maneggiabilità delle molecole bioattive estratte. Al contempo, saranno selezionati i sistemi nanotecnologici a matrice lipidica più adatti per la loro veicolazione e messi a punto i protocolli produttivi per la realizzazione dei diversi prototipi.

I prototipi selezionati saranno poi sottoposti a valutazione circa le caratteristiche morfologiche, dimensionali e di stabilità. Le formulazioni che avranno dimostrato le caratteristiche ottimali, saranno utilizzate per i test in vitro ed ex vivo. In particolare, saranno valutate le cinetiche di rilascio delle molecole incluse in soluzioni in grado di simulare la composizione fisiologica, le loro attività antiossidante e antiinfiammatoria, il loro effetto utilizzando sistemi 3D e la loro stabilità durante lo stoccaggio.

In questa fase sarà condotta anche l’attività sperimentale nell’azienda Helix Pharma srl testando l’attività biologica, antimicrobica e verificando eventuale attività mucoadesiva e rigenerante degli estratti tal quali e dei corrispondenti prototipi. Infine, sarà valutata l’attività dei prototipi e del loro eventuale effetto sinergico a livello tissutale/cellulare su modelli 3D di intestino e cute.

Il progetto, articolato in diverse fasi di sviluppo, si pone gli obiettivi di seguito riportati.

La valutazione delle caratteristiche generali delle molecole bioattive e la progettazione di sistemi nanotecnologici a matrice lipidica adatti per la loro veicolazione permetterà l’ottimizzazione e la realizzazione di prototipi da sviluppare per la veicolazione delle molecole bioattive.

La valutazione dell’efficienza di incapsulazione delle molecole bioattive, delle dimensioni e della morfologia strutturale dei nanosistemi lipidici prodotti consentirà di selezionare i prototipi più adatti per i tessuti target del progetto.

La valutazione dell’attività dei prototipi su tessuto consentirà di capire l’azione protettiva e benefica dei sistemi analizzati e di finalizzare la formulazione più adatta per ogni tessuto target.

Il progetto rivolge molta attenzione al concetto di riduzione dei rifiuti e promozione di una cultura del recupero. Infatti, nello studio proposto le molecole bioattive si ottimizzano da scarti, eccedenze e rifiuti di lavorazione agricola che diventano fonti prevalenti di approvvigionamento, garantendo a queste molecole una “seconda vita” tramite la reintroduzione economicamente conveniente dello scarto stesso. L’utilizzo degli estratti da scarti di lavorazione potrebbe consentire la loro eliminazione attraverso una co-gestione delle risorse, costituendo un importante approccio ecologico volto ad ampliare il concetto 3R: ridurre, riutilizzare, riciclare.

L’utilizzo di lipidi naturali biocompatibili nei confronti dei tessuti dell’organismo umano e piante, e biodegradabili, costituisce un valore ecologico aggiunto per ottenere nanosistemi innovativi a scopo nutraceutico e cosmeceutico. I prototipi nanotecnologici coniugano così le metodiche green di produzione a minor impatto ambientale e l’effetto fisiologico volto a migliorare le conseguenze del cambiamento climatico.

Il progetto, focalizzandosi su problematiche correlate con l’invecchiamento della popolazione e l’aumentata incidenza di patologie croniche degenerative, affronta le tematiche di salute, alimentazione e qualità della vita. I prodotti nutraceutici e cosmeceutici salutistici proposti, volti a contrastare gli insulti patologici e a prevenire l’invecchiamento, potrebbero contribuire allo sviluppo economico controllando la spesa sanitaria e migliorando la qualità della vita.

Helix Pharma s.r.l. - Ferrara

Durata: 6 mesi

Il progetto è coerente con l'Ambito di Ricerca e Innovazione 5.6 - "Prodotti alimentari, bioeconomia, risorse naturali, agricoltura, ambiente" del PNR 2021-2027

• Nanotecnologie
• Invecchiamento
• Green economy
• Nutraceutica
• Modelli 3D