Desenvolvimento de Emulsões Pickering imprimíveis em 3D visando nutrição customizada
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resumo
A necessidade crescente em desenvolver produtos nutricionais personalizados eficazes para responder a necessidades nutricionais específicas está a ser sucessivamente abordada pelo uso de tecnologias avançadas, com crescente interesse pela impressão 3D. A impressão 3D permite a criação de produtos complexos feitos por medida, facilitando uma produção flexível e personalização com um investimento de baixo custo. As vantagens da personalização por medida da impressão 3D são amplamente reconhecidas, por exemplo, no campo da biomédica, mas a sua gama de aplicações está-se expandindo cada vez mais para outras áreas, como alimentos e cosméticos. Neste contexto, o presente projeto pretende mostrar as vantagens da impressão 3D no campo da nutrição personalizada, para a qual será estudada a printabilidade das emulsões Pickering. Este é um tema pouco explorado na área emergente das biotintas bioinks para impressão 3D, que devido ao seu enorme potencial como sistemas versáteis de combinação de princípios ativos da mesma natureza ou oposta, urge ser estudado.
As emulsões, consideradas a base de diversos produtos tecnológicos por exemplo, alimentos, cosméticos, biomedicina, etc., podem ser o pilar para superar o desafio associado aos produtos nutricionais customizados. Mais especificamente, as emulsões Pickering PEs, que utilizam partículas sólidas como estabilizantes, em vez de emulsionantes sintéticos, oferecem a oportunidade de desenvolver produtos estáveis, verdes e não tóxicos. A síntese de bionanopartículas BNPs a partir de biopolímeros neste projeto usando proteínas e polissacarídeos via rotas de química verde complexação ou reações induzidas por enzimas, possibilita o desenho de estabilizadores Pickering, que podem ser utilizados no desenvolvimento de bio-emulsões Pickering estáveis?. Para alcançar a printabilidade, essas bio-emulsões Pickering devem ser formuladas para apresentar um comportamento reológico compatível, o que pode ser abordado pela produção das chamadas High Internal Phase Pickering Emulsions HIPPEs, aumentando o teor de partículas ou adicionando outros coloides à fase externa durante o processo de síntese. Adicionalmente, o comportamento reológico pode ser ajustado após a síntese pela incorporação de compostos naturais, como a celulose microfibrilada, conhecida por ser um agente de modelação da reologia eficaz. Esses parâmetros necessitam ser alvo de estudo, bem como seu impacto na capacidade de impressão das emulsões.
As emulsões, devido à sua estrutura compartimentada, podem atuar como modelos versáteis para proteger e libertar agentes ativos; particularmente, no caso de combinar agentes ativos de natureza oposta. Estudos publicados relatam o facto de que, quando combinados, certos compostos melhoram sua eficácia devido a efeitos de sinergismo. Entre os benefícios associados aos estabilizadores Pickering, o desenvolvimento de emulsões Pickering viabiliza a combinação de diferentes agentes ativos num mesmo produto, o que não é facilmente alcançado com outros sistemas de libertação. Através desta abordagem, os agentes ativos da mesma natureza hidrofílica/hidrofóbica, ou oposta, serão preservados em compartimentos separados dentro da mesma formulação. Isso abre uma infinidade de oportunidades, com potencial para diversas aplicações. Com o objetivo de demonstrar este potencial para aplicações nutricionais personalizadas, uma prova de conceito será desenvolvida combinando vitamina D3 lipofílica com uma fonte de cálcio por exemplo, gluconato de cálcio, hidrofílica, usando um sistema de impressão otimizado. Espera-se que os produtos produzidos, depois de digeridos, favoreçam a absorção de cálcio devido à presença de vitamina D3, contribuindo para minorar os problemas sociais e de saúde relacionados com a deficiência de cálcio, como por exemplo a osteoporose.
O trabalho aqui apresentado pretende demonstrar o potencial das emulsões Pickering como sistemas imprimíveis em 3D, estando o estudo centrado nestes tópicos. A prova de conceito pretende demonstrar a sua aplicabilidade, mesmo não estando prevista uma validação exaustiva, perspetivando que os resultados promissores esperados neste projeto exploratório abram uma nova área de estudo no campo do uso de emulsões Pickering imprimíveis em aplicações nutricionais personalizadas.
