Cada vez se hace más necesario utilizar materiales de origen natural, como recubrimientos de principios activos, que sustituyan a otros compuestos de origen químico como pueden ser los microplásticos. El interés por los materiales a partir de celulosa está incrementándose en este campo. En AINIA estamos investigando sus propiedades como material de encapsulación, ¿quieres saber más?
Uno de los aspectos más importantes a la hora de desarrollar un proceso de microencapsulación es la selección de los materiales de recubrimiento; una buena selección de estos repercutirá en un proceso de microencapsulación exitoso. Existe una gran variedad de materiales de recubrimiento que se pueden emplear, pero todos ellos tienen que cumplir con el requisito de ser GRAS (generalmente reconocidos como seguros) cuando se trata de aplicaciones para la industria alimentaria, cosmética y/o farmacéutica.
La necesidad actual de buscar materiales alternativos, procedentes de fuentes naturales o de subproductos, para su uso en los procesos de microencapsulación es también objetivo de estudio en el campo de la microencapsulación. Cada vez se hace más necesario utilizar materiales de origen natural que presenten propiedades avanzadas, que puedan ser empleados como materiales de recubrimiento en distintas aplicaciones y que sustituyan a otros compuestos de origen químico como pueden ser los microplásticos. Uno de estos materiales que están siendo investigados actualmente son los basados en celulosa, uno de los polisacáridos más abundantes de la naturaleza.
En este vídeo podéis ver con más detalle el interés que está despertando la celulosa en los procesos de microencapsulación:
La celulosa, compuesto GRAS, para alimentación y cosmética
La celulosa es un biopolímero que se obtiene, principalmente, de plantas y de una gran variedad de especies vivas como los hongos, las algas y las bacterias. Debido a sus propiedades de biodegradabilidad, biocompatibilidad, sin toxicidad, elevada flexibilidad y fuerza mecánica, la celulosa se puede emplear en diferentes aplicaciones como pueden ser sistemas de liberación de fármacos. El hecho de que no presenten toxicidad hace que la celulosa sea considerada como un compuesto GRAS y, por tanto, pueda ser empleado en sectores como la alimentación y la cosmética, entre otros.
Existe diferentes formas en las que se puede encontrar la celulosa, pero las que más interés están despertando en los últimos años son los nanocristales de celulosa y la celulosa fibrilada o fibras de celulosa. Esta última presenta excelentes propiedades en la inmovilización de nanopartículas de fármacos en suspensión, estabilización de emulsiones y liberación controlada de principios activos y fármacos.
La forma natural de la celulosa presenta una solubilidad limitada en agua y otros disolventes comunes, lo que limita su aplicación en la encapsulación de alimentos, fármacos, cosméticos, etc. Sin embargo, a través de procesos de modificación físicos, químicos o bioquímicos se consigue mejorar su funcionalidad y se pueden utilizar como materiales de encapsulación adecuados en distintas aplicaciones.
Ventajas de la celulosa como material de recubrimiento para encapsular
La celulosa presenta una gran capacidad de encapsulación ya que es capaz de retener principios activos mediante diferentes mecanismos, como pueden ser la formación de emulsiones Pickering, de films comestibles o de estructuras de red. Además, al ser empleada como material de recubrimiento, es capaz de proteger a los principios activos de oxidaciones, cambios de pH o degradaciones enzimáticas.
Algunos procesos de microencapsulación se inician con la formación de emulsiones, con lo que es necesario asegurar la estabilidad de la emulsión para conseguir una buena encapsulación del principio activo. Un tipo de emulsión es la Pickering, que son emulsiones estabilizadas por partículas sólidas, con lo que se minimiza o elimina el uso de surfactantes sintéticos o poliméricos. Entre la amplia variedad de partículas sólidas que se pueden utilizar en este tipo de emulsiones se encuentra la celulosa en forma de nanocristales para aplicaciones en las que se requiere una liberación controlada de compuestos bioactivos o una mejora en la estabilidad del producto final.
Cuando se microencapsulan principios activos hidrofóbicos o con una solubilidad en agua muy baja se tienen que emplear agentes encapsulantes hidrofílicos, como son el alginato o el quitosano, ambos de origen natural. La eficiencia de encapsulación de estos materiales se puede mejorar mediante la incorporación de fibras de celulosa ya que éstas pueden formar una estructura reticular en la matriz del alginato o el quitosano, generando un camino tortuoso. Esto produce que el principio activo encapsulado se libere más lentamente y, por tanto, la eficacia de la encapsulación se vea mejorada.
Esta iniciativa ha sido financiada por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial) en el marco del convenio de colaboración con AINIA para desarrollar actividades de I+D+i que sean transferibles al tejido industrial.
En AINIA contamos con una amplia experiencia en procesos de microencapsulación para diferentes aplicaciones en sectores como agroalimentación, cosmética o farmacia, desarrollando procesos de microencapsulación de diferentes principios activos desde la escala laboratorio hasta la escala industrial. Una amplia revisión de estos procesos, así como los diferentes materiales que se pueden emplear en estas tecnologías se realizará en la segunda edición del curso online de microencapsulación que se celebrará los próximos 9 y 10 de febrero, contacta con nosotros.
