Stato dell’arte
Per poter essere efficaci i probiotici devono raggiungere e colonizzare l’intestino. Il passaggio nell’ambiente acido dello stomaco rappresenta uno dei fattori più limitanti.

Cosa aggiunge questa ricerca
Una combinazione di cellulosa e sodio alginato crea una matrice di gel sensibile al pH in grado di proteggere il probiotico nell’ambiente acido dello stomaco e, allo stesso tempo, di rilasciarlo a livello intestinale.

Conclusioni
Questa nuova tecnica di incapsulazione consentirà l’ulteriore sviluppo dei trattamenti basati su probiotici.

Il trattamento con probiotici in presenza di diarrea, infiammazioni croniche o altri disturbi intestinali è sempre più diffuso. Il raggiungimento e la colonizzazione dell’intestino sono tappe fondamentali affinché il probiotico eserciti il suo effetto, ma per fare ciò deve superare indenne l’ambiente acido dello stomaco, ostile per la maggior parte dei batteri.

Ora, grazie al lavoro di ricerca coordinato da Hao Zhang dell’Accademia cinese di Agricoltura e pubblicato su ACS Sustainable Chemistry & Engineering, è possibile proteggere più efficacemente i probiotici somministrati per via orale inglobandoli all’interno di macrosfere di gel, sensibili alle variazioni di pH, che gli permettono di superare l’ambiente gastrico e, al contempo, di venir rilasciati in quello intestinale.

La matrice ottenuta si è inoltre dimostrata sicura e in grado di promuovere la proliferazione del probiotico al suo interno.

Cellulosa per aggiungere stabilità alle mascrosfere

Questa scoperta è il frutto di un lungo percorso di ricerca nel campo della tecnologia farmaceutica. In uno studio precedente infatti, gli stessi ricercatori avevano incapsulato il probiotico nel solo alginato, un polimero prodotto dalle alghe, accorgendosi però della sua scarsa stabilità. Sulla base di questi dati, hanno quindi voluto testare le caratteristiche di una nuova formulazione ottenuta mediante l’aggiunta, in proporzioni variabili, di cellulosa, il polimero naturale più abbondante in natura e già ampiamente utilizzato sia nell’industria alimentare sia in quella del farmaco.

Dopo le dovute valutazioni legate alla struttura chimica e alle proprietà termiche e morfologiche delle cinque opzioni di matrice prodotte (ACM-1/5), i ricercatori sono passati a esaminarne le proprietà di rilascio e di interazione con il probiotico selezionato, L. plantarum, in un sistema in vitro di simulazione dell’ambiente gastrointestinale umano. Le cellule CaCo-2 utilizzate in questi saggi sono state prelevate da tessuto di adenocarcinoma colon-rettale umano.

Macrosfere testate in ambienti diversi

Osservando il comportamento delle macrosfere nell’ambiente di simulazione gastrica si è notato:

• un restringimento delle matrici probabilmente dovuto a una riorganizzazione dei legami chimici interni in risposta a un ambiente acido
• lenta penetrazione degli acidi gastrici all’interno

Testandole invece in ambiente simil-intestinale è emersa una generale tendenza alla disgregazione sebbene le tempistiche siano risultate direttamente correlate alla concentrazione di cellulosa presente. Si passa infatti da una completa dissoluzione della matrice ACM-1 in appena 30 minuti, alla non dissoluzione della proposta di matrice numero cinque.

Nel complesso i ricercatori hanno dunque concluso che, mentre l’alginato fornisce la sensibilità al pH, la cellulosa è fondamentale per la stabilità della formulazione.

Sicurezza testata per le matrici

Le matrici sono state dunque studiate in termini di sicurezza e di rapporti con il probiotico trasportato.

• Le macrosfere, indipendentemente dalla proporzione alginato:cellulosa, non hanno dato segni di tossicità nei confronti delle cellule le quali hanno mostrato più del 90% di vitalità in tutti i casi
• La quota di cellule batteriche incapsulate ha dimostrato un incremento nelle 24 ore sostenendo la compatibilità

Da ultimo, è stata valutata la capacità di rilascio del probiotico a livello intestinale delle 5 diverse formulazioni.

• Buona capacità di rilascio l’hanno dimostrata le matrici ACM-1, ACM-2 e ACM-3, parziale riduzione invece per l’ACM-4 e ACM-5, probabilmente a causa di una struttura troppo densa e difficile da attraversare per il probiotico
• ACM-1 ha mostrato il rilascio più veloce, raggiungendo il picco massimo entro un’ora
• ACM-2 ha presentato valori di rilascio stabili a 4 ore, mentre ACM-3 e 4 hanno mostrato rilascio fino a 6 ore

In conclusione dunque, la messa a punto di una matrice di rilascio protettiva e pH-sensibile rappresenta una svolta importante nell’ambito delle tecnologie farmaceutiche e di cura di disturbi intestinali, aprendo le strade alla possibilità di potenziare le opzioni terapeutiche basate sull’uso dei probiotici.