Generación de micropartículas de clara de huevo/kappa-carragenato en dispositivos de microfluídica

Abstract

En los últimos años la industria de alimentos se ha enfocado en el desarrollo de productos con el agregado de compuestos bioactivos que permitan mejorar sus propiedades nutricionales y prevenir o tratar patologías específicas. Bajo este concepto, las micropartículas capaces de transportar yliberar bioactivos se utilizan cada vez más en las matrices alimentarias. Este trabajo reporta la generación eficiente de micropartículas híbridas de proteínas/polisacáridos mediante dispositivos microfluídicos (chips). Los chips fueron diseñados y fabricados utilizando acrílico cristalino micro-maquinado mediante ablación láser. Se realizaron canales de perfil aproximadamente rectangular, de unos 360µm de ancho. Para este trabajo en particular se diseñaron microcanales con junturas en forma de cruz. Las láminas se pegaron usando solventes suaves, temperatura y presión. Los chips se alimentaron con jeringas accionadas por bombas de infusión controlada. La generación microfluídica consiste de dos etapas: en primer lugar, la formación de microgotas de una solución acuosa de clara de huevo/k-carragenato (fase dispersa) en aceite de oliva(fase continua) y, en segundo lugar, el curado de las microgotas para formarlas micropartículas. Se preparó una solución de k-carragenato 0,15% p/v y se mezcló en partes iguales con clara de huevo. En estas condiciones se obtuvo una solución formada por complejos solubles de proteína y polisacárido, la cual fue cargada con un colorante hidrofílico utilizado como modelo para analizar la capacidad de transporte y liberación de las partículas. Se evaluaron caudales comprendidos en los rangos de 0,1 a1 mL/h para la fase dispersa y de 2,5 a 4 mL/h para la fase continua.Las microgotas generadas se caracterizaron por microscopía óptica. En particular, utilizando caudales de 0,5 mL/h para la fase dispersa y de 3,5 mL/h para la fase continua, se obtuvieron microgotas esféricasen el rango de 200-220 µm, las cuales resultan naturalmente estables sin el agregado de surfactantes. Estas microgotas posteriormente fueron curadas (generación de zonas de unión covalente) con un procedimiento químico (adición de glutaraldehído 0,1% v/v) y un procedimiento físico (aplicación de radiación por microondas a 900 W durante 15 s). Se analizó la capacidad de retención del colorante dentro de las partículas almacenadas en el aceite de la fase continua y se realizaron ensayos deliberación en medio acuoso. Las micropartículas generadas presentan varias ventajas:(i) No se requiere surfactante para la generación de gotas ni para el almacenamiento y posterior manipulación, (ii) las micropartículas resultan estables durante varios meses, conservando plenamente el activo hidrofílico encapsulado en medio oleoso y lo libera gradualmente en medio acuoso, (iii) se obtienen diferentes perfiles de liberación según el método de entrecruzamiento utilizado (químico y/o físico), lo que ofrece un gran potencial para el diseño de micropartículas para sistemas de liberación controlada en formulaciones alimentarias.Se puede concluir que las micropartículas generadas mediante chips de microfluídica pueden tener aplicaciones muy relevantes en la ingeniería de alimentos, teniendo en cuenta además que esta tecnología permite el control preciso del tamaño y la poli-dispersidad de las mismas.