UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS MAICON BRUSTOLIN

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS MAICON BRUSTOLIN DESENVOLVIMENTO DE MICROPARTÍCULAS GASTRORRESISTENTES CONTENDO Bifidobacterium lactis DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Uruguaiana 2016

2 MAICON BRUSTOLIN DESENVOLVIMENTO DE MICROPARTÍCULAS GASTRORRESISTENTES CONTENDO Bifidobacterium lactis Dissertação apresentada ao programa de Pósgraduação Stricto sensu em Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal do Pampa, como requisito parcial para obtenção do Título de Mestre em Ciências Farmacêuticas. Orientadora: Profª. Drª. Letícia Marques Colomé Uruguaiana 2016

3 MAICON BRUSTOLIN DESENVOLVIMENTO DE MICROPARTÍCULAS GASTRORRESISTENTES CONTENDO Bifidobacterium lactis Dissertação apresentada ao programa de Pósgraduação Stricto sensu em Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal do Pampa, como requisito parcial para obtenção do Título de Mestre em Ciências Farmacêuticas. Área de concentração: Desenvolvimento e controle de fármacos, medicamentos e cosméticos. Dissertação defendida e aprovada em 04/02/2016. Banca examinadora: Letícia Marques Colomé, Profª. Drª. (UNIPAMPA) (Orientador) Sandra Elisa Haas, Profª. Drª. (UNIPAMPA) Vanessa Bley Ribeiro, Profª. Drª. (UNIPAMPA)

4 AGRADECIMENTOS À minha família, base dos meus valores e parte de quem eu sou, em especial: Aos meus pais, Jane e Clauci pelo apoio à corrida atrás dos meus sonhos fora de casa, entender que viajar é preciso e acreditar em meus planos; À nona, Dona Élide, agradeço muito pela compreensão de que é necessário eu estar longe e também por ser minha patrocinadora independente; À minha irmã, Marina, obrigado por ser tão parceira diante das horas difíceis, ajudar a resolver problemas, ser tão cativante e feliz sempre. À minha orientadora Letícia, pelo companheirismo, parceria, compreensão e ótimo jogo de cintura que demonstrou durante toda nossa trajetória acadêmica. Aprendi muito a respeito de como resolver os problemas, como me posicionar diante situações difíceis e, principalmente, como ser gentil, justo e cativar as pessoas. Sou muito grato pela disposição e auxílio incondicional durante o desenvolvimento do nosso trabalho. À minha co-orientadora e orientadora Cheila, pela parceria, apoio, acreditar no meu trabalho, me orientar e estimular sempre. Minha principal lembrança tua é te ver entrar bem feliz no laboratório, nos ajudar com os problemas e contar, meio a tudo, alguma história que sempre ríamos. Para mim boas lembranças são como presentes e me sinto feliz ao lembrar vários que ganhei de ti. À Luísa, pelo auxílio, discussões, apoio e prestatividade de sempre. A todos os meus amigos, colegas de mestrado e de laboratório que acompanham meu trabalho. Em especial agradeço à Jéssica, Thainá e minha assistente Ricieli, pelo trabalho em equipe, colaboração e parceria sem tamanho. Por fim, agradeço ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas pela oportunidade acadêmica e a CAPES pela bolsa de apoio aos meus estudos.

5 RESUMO Estabelecidas as inter-relações entre alimentação, genética e saúde, há um interesse crescente voltado à obtenção de componentes alimentares naturais que gerem efeitos benéficos à saúde e melhorem a qualidade de vida das pessoas e animais. Dentre as alternativas disponíveis, os probióticos demonstram características promissoras para essa abordagem, sendo passíveis de serem incorporados em formas farmacêuticas e/ou alimentos. Nesse contexto, o desenvolvimento de tecnologias para a preservação celular se faz necessário, sendo requeridas características produtivas mais eficazes, econômicas e que demonstrem um diferencial mercadológico. Este trabalho visou desenvolver micropartículas gastrorresistentes para estabilização da B. lactis, permitindo a obtenção de uma forma estável e de alta viabilidade para administração por via oral, adequada para veiculação em alimentos e/ou formas farmacêuticas. Para isso, formulações contendo diferentes concentrações do polímero gastrorresistente Eudragit S100 e/ou Lactose e B. lactis foram preparadas, utilizando a metodologia de secagem por aspersão (spray drying). A fim de realizar uma triagem da proteção conferida às células pelas micropartículas, as formas livre e revestidas foram submetidas à exposição em ambiente ácido (ph 1,8). As partículas que demonstraram maior proteção às células foram subsequentemente testadas sob o ambiente gástrico simulado (AGS) e ambiente intestinal simulado (AIS) e a sobrevivência das células foi monitorada durante a incubação através da técnica pour plate (inoculação em profundidade). Ainda, de forma a caracterizar as micropartículas obtidas, utilizou-se a microscopia de força atômica para avaliação morfológica, difratometria de laser para avaliação granulométrica, análise da fluidez do pó obtido, além de estudo de estabilidade prolongada e forçada. As diferentes formulações de micropartículas foram obtidas na forma de um pó branco opaco que demonstrou alta viabilidade celular, alto rendimento produtivo e diâmetro médio das partículas variando entre 8,78 e 24,92 µm. A avaliação da fluidez dos pós demonstrou fluxos favoráveis e fracos, que podem ser corrigidos com a adição de deslizantes. A exposição ao ambiente gastrintestinal (AGS e AIS) demonstrou que o revestimento protegeu as células de B. lactis da perda da viabilidade, em especial as formulações contendo Eudragit S100. O estudo forçado de estabilidade revelou que se obtiveram formulações com estabilidade similar às células liofilizadas, podendo ser acondicionadas a temperatura ambiente sem perda considerável da viabilidade durante 42 dias a 35 C. Assim, considerando-se as características como o alto rendimento, alta viabilidade após processamento e resistência das células ao AGS e AIS, as micropartículas obtidas podem

6 representar uma alternativa para as indústrias, representando inovação e economia para veiculação da B. lactis e sua possível incorporação em diferentes produtos farmacêuticos e alimentícios. Palavras-chaves: Microencapsulação. Micropartículas. Bifidobacterium lactis. Probióticos. Gastrorresistência.

7 ABSTRACT Considering the relationship between alimentation, genetic and health, there is a growing interest in foods with beneficial effects to the health, which can improve the quality of life for people and animals. The probiotic microorganisms are a biotechnological alternative that present promising characteristics for the health care, both into foods or in pharmaceutical forms. In this context, the development of cell preservation technology is necessary, being required productive methodologies more effective, economic and that present a commercial potential. This study aimed to develop gastro resistant microparticles for the stabilization of the B. lactis, in order to obtain a stable form with high viability for oral administration, suitable for inclusion into foods and pharmaceutical dosage forms. For this purpose, it was prepared formulations containing different concentrations of the polymer Eudragit S100 and/or lactose and B. lactis by spray drying. Initially the protection of the probiotic cells was verified by exposition to the acid solution (ph 1,8) and evaluation of the surviving rate. The formulations that demonstrated better protection to the acid conditions were selected to the subsequent step, which was a bicompartimental model to simulate the gastrointestinal tract. The free and coated cells were exposed to the simulated gastric fluid (SGF) and the simulated intestinal fluid (SIF) and the surviving of the cells was monitored in both medium by pour plate counting. In order to characterize the powder microparticles, atomic force microscopy, laser difratometry, powder fluidity and stability studies were carried out. The product of the formulations was obtained as an off-white powder that demonstrated high survival rate and high yield. The mean diameter of the particles varies between 8,78 and 24,92 µm. The powder fluidity showed favorable and weak flow, which can be optimized by addiction of free-flow agents. The exposure to the SGF and SIF demonstrated that the coating protected the cells of B. lactis from the viability loss. The forced stability study showed that the obtained spray dried formulations presented similar stability to the lyophilized form of the B. lactis, indicating that the microparticles could be stored at 35 C for 42 days without viability loss. Considering the high yield, viability and protection of the cells against the gastrointestinal fluids, the developed gastrointestinal microparticles could be applied in pharmaceutical and food industry providing innovation and economy for the incorporation of B. lactis in different products. Keywords: Microencapsulation. Bifidobacterium lactis. Probiotics. Gastric resistence.