Ny tillförselteknik av probiotika för att modulera tarmflora
- Diarienummer
- FID18-0026
- Projektledare
- Fureby, Anna
- Start- och slutdatum
- 200101-241231
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- RISE Yta, process och formulering, Södertälje
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Förslaget presenterar en innovativ lösning för colonleverans av probiotika och levande bioterapeutiska produkter (LBP). Huvudmålet är att bygga den vetenskapliga kunskap och mekanistiska förståelse som krävs för rationell utveckling av semikristallina stärkelsemikrosfärer som inkapslar probiotika och framställs i ett vattenbaserat tvåfassystem. Ett vidare mål är att kartlägga sambandet mellan stärkelsråvara, andra hjälpämnen och processhjälpmedel, och deras effekter på stärkelsemikrosfärernas struktur. Först kartläggs fasdiagram för olika stärkelse/polymerkombinationer. Fasdiagrammet och ingrediensernas egenskaper kommer att kopplas till mikrosfärbildning, mikro- och nanostruktur och nedbrytningsmönster. Noggrann karakterisering kommer att utföras med hjälp av konventionella tekniker så väl som foton- och neutronspridning. Därefter kommer probiotika att kapslas in i mikrosfärer, och förhållanden kartläggas för effektiv inkapsling och tillräcklig stabilitet i process och under lagring. Nedbrytning av mikrosfärer och frisättning av bakterier kommer att studeras i in vitro-system, och slutligen planeras en djurstudie. Kunskapen och tekniken för att designa och bereda stärkelsmikrosfärer för effektiv inkapsling av probiotika/LBP med lämpliga stabilitets- och frisättningsprofiler etableras som en följd av projektet. Skyddet under mag/tarmpassage och frisättning i kolon har visats in vitro och in vivo i en djurmodell.
Populärvetenskaplig beskrivning
Under de senaste åren har tarmflorans (mikrobiotans) betydelse för vår hälsa och välbefinnande uppmärksammats. Mikrobiotian har kopplats till så olika tillstånd som inflammatoriska sjukdomar, cancersjukdomar, depression, fetma, och diabetes. Dess sammansättning beror av många olika faktorer, bland annat individens genuppsättning, kost, upptaget av näringsämnen i tarmen, och den grundläggs redan under den allra första tiden i livet. Ändring av miljö, sjukdomar och antibiotikabehandling kan påverka sammansättningen. Vad som är orsak och verkan i de komplexa sambanden mellan mikrobiota och hälsa är svårt att klarlägga, men genom att modulera sammansättningen kan hälsotillstånd påverkas i positiv riktning. För att åstadkomma detta måste levande probiotika, ofta levande bakterier av typen lactobaciller, tillföras till tjocktarmen. Detta är en svår uppgift, då hela mag-tarmkanalen är designad för nedbrytning av födoämnen. Bakterierna behöver skyddas mot den sura miljön i magen, och olika nedbrytande enzymer i tunntarmen, för att ta sig oskadda till tjocktarmen där de ska etablera sig. Ett sätt att skydda bakterierna är att kapsla in dem i bärare vars nedbrytning kan styras. Det finns flera tekniker utvecklade för läkemedel, men en särskild svårighet är att hålla bakterierna levande under tillverkningsprocessen. Därför behöver inkapslingen göras under milda förhållanden som är avpassade för bakterier. I vårt projekt kommer vi att utveckla ett inkapslingssystem för probiotika som bygger på stärkelse. Bakterierna kommer att inneslutas i små stärkelsepartiklar, som kan skydda dem i magsäcken, och endast långsamt brytas ned i tunntarmen så att bakterierna kan levereras till tjocktarmen. Stärkelsepartiklarna bildas spontant in ett vattenbaserat system med stärkelse och annan polymer. Genom att temperaturen varieras på ett kontrollerat sätt stabiliseras partiklarna när stärkelsen kristalliserar. Det färdiga stärkelsepartiklarna kan sedan torkas för att ge en god lagringsstabilitet. Vi kommer att i detalj undersöka hur partiklarnas struktur hänger samman med ingredienser, tillverkningsprotokoll, och nedbrytning i simulerad mag-tarmkanal. Bakteriernas överlevnad efter tillverkning och efter passage i den simulerade mag-tarmkanalen är nyckelparametrar. Under förutsättning att dessa resultat är tillräckligt lovande planeras även en djurstudie för att undersöka hur inkapslingssystemet fungerar i ett biologiskt system.