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Publicação
Evaluation of the viability of Lactobacillus spp. in different dosage forms
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
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Resumo(s)
The Thesis aimed to provide evidence on the incorporation of Lactobacillus spp.
into different dosage forms keeping their viability and antibacterial activity. In order to
achieve this aim, the survival of probiotic microorganisms in freeze-dried powders,
tablets, pellets, calcium alginate beads and films has been investigated. Two strategies
were used: a) direct incorporation of bacterial suspensions into pellets, sodium alginate
beads and films and b) incorporation of freeze-dried bacteria into tabletting excipients to
produce tablets.
The vegetative forms of Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus strain
GG, Lactobacillus lactis and Lactobacillus bulgaricus and a spore form of Bacillus
subtilis were considered as model bacterial strains. The different bacteria chosen have
shown different viabilities to formulation and processing with decreasing viability as
follows: B. subtilis, L. plantarum, L. rhamnosus GG and L. bulgaricus.
The process of drying was critical for obtaining a high survival rate. Freeze drying
allowed high viability ( 1 log unit decrease) contrary to air drying observed during the
process of extrusion-spheronisation and subsequent fluid bed drying. Nutrients and
cryoprotectants (skim milk, glycerol, mannose, calcium alginate) should be present at
early stages of processing, before de-hydration, to promote the stabilization of bacteria.
Pressure, whether applied during extrusion or compaction, reduced bacterial viable
counts. Tabletting of freeze-dried bacteria alone or together with inulin had a less
deleterious effect on bacterial viability (1-2 log unit decrease during compaction
followed by 1-2 log unit during storage) compared to pelletisation (in some cases 3 log
units during processing, reaching minimum of detection in 1 to 4 months). However,
tabletting of freeze-dried bacteria together with microcrystalline cellulose had a
detrimental effect on bacterial viability comparable to pelletisation. Coating of either
tablets or pellets was considered less deleterious compared to tabletting and
pelletisation. Coating caused an initial decrease of viability (<1 log unit) but did not
affect the survival rates further during storage. The highest survival rates of probiotic
bacteria were obtained by the technique of immobilization into calcium alginate beads
and films: 1 log unit decrease during freeze-drying of beads and films and <1 log unit
during storage. The antibacterial activity of lactobacilli against multi-resistant clinical isolates (upon
their preservation in calcium alginate beads and films) has been observed. Lactobacilli,
particularly whole cultures, at high cell concentrations (108 cfu/ml) were inhibitory
active. The antibacterial activity of the lactobacilli remained stable during processing
and storage provided the viability was preserved (L. plantarum, LGG and L. lactis).
Immobilized lactobacilli caused a 5 to 6 log unit reduction of a VIM-2-metalo- -
lactamase producing Pseudomonas aeruginosa in rat burns: from 107-108 to 102 P.
aeruginosa / g of skin in 8 hours.
It has been demonstrated the successful production of various dosage forms for the
delivery of viable lactobacilli with antibacterial activity against multi-resistant bacteria.
The developed dosage forms could contribute to the use of lactobacilli as an alternative
in topical prevention of burn wound infections.
O objectivo desta tese é demonstrar a incorporação de Lactobacillus spp. em diferentes formas farmacêuticas mantendo a sua viabilidade e actividade antibacteriana. Para obter este objectivo, foi investigada a sobrevivência dos microrganismos probióticos em pós liofilizados, comprimidos, pellets, beads e filmes de alginato de cálcio. Foram usadas duas estratégias: a) incorporação directa de suspensões bacterianas para produzir pellets, beads e filmes de alginato de cálcio e b) incorporação de bactérias liofilizadas em excipientes para produzir comprimidos. As formas vegetativas Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus estirpe GG, Lactobacillus lactis e Lactobacillus bulgaricus e Bacillus subtilis em forma de esporos foram considerados como modelo de estirpe bacteriana. As diferentes bactérias seleccionadas demonstraram diferentes viabilidades à formulação e produção, com viabilidade decrescente na seguinte sequência: B. subtilis, L. plantarum, L. rhamnosus GG e L. bulgaricus. O processo de secagem foi crítico para a obtenção de altas taxas de sobrevivência. Liofilização permitiu alta viabilidade ( 1 unidade logarítmica de decréscimo) contrariamente à secagem ao ar observada durante o processo de extrusão e esferonização e subsequente secagem por leito fluido. Nutrientes e crioprotectores (skim milk, glicerol, manose, alginato de cálcio) devem estar presentes nas fases iniciais do processo, antes da desidratação, para promover a estabilização das bactérias. A pressão, aplicada durante a extrusão ou compactação, reduziu a viabilidade. A produção de comprimidos de bactérias liofilizadas com ou sem inulina teve um menor efeito deletério na viabilidade (1 a 2 unidades logarítmicas de decréscimo durante a compactação seguida por 1 a 2 unidades logarítmicas de decréscimo durante armazenamento) quando comparada com a peletização (3 unidades logarítmicas de decréscimo nalguns casos, atingindo a detecção mínima ao fim de 1 a 4 meses). No entanto, a produção de comprimidos de bactérias liofilizadas em conjunto com celulose microcristalina teve um efeito deletério na viabilidade comparável ao da peletização. O revestimento de comprimidos ou pellets foi considerado menos deletério do que a produção de comprimidos ou peletização. O revestimento causou um decréscimo inicial de viabilidade (<1 unidade logarítmica) mas não afectou as taxes de sobrevivência durante o armazenamento. As mais altas taxas de sobrevivência de bactérias probióticas foram obtidas com a técnica de imobilização em beads e filmes de alginato de cálcio: 1 unidade logarítmica de decréscimo durante liofilização de beads e filmes e <1 unidade logarítmica durante armazenamento. Foi observada a actividade antibacteriana de lactobacilli contra isolados clínicos multi-resistentes (após a sua preservação em beads e filmes de alginato de cálcio). Observou-se que lactobacilli, particularmente as culturas inteiras, em altas concentrações celulares (108 cfu/ml) provocaram inibição. A actividade antibacteriana dos lactobacilli permaneceu estável durante o processamento e armazenamento desde que a viabilidade fosse preservada (L. plantarum, LGG e L. lactis). Lactobacilli imobilizados causaram um decréscimo de 5 a 6 unidades logarítmicas de VIM-2- metalo- -lactamase produzindo Pseudomonas aeruginosa em queimaduras de ratos: de 107-108 a 102 P. aeruginosa / g de pele em 8 horas. Foi demonstrada a produção com sucesso de várias formas farmacêuticas para a administração de lactobacilli viáveis com actividade inibitória contra bactérias multiresistentes. As formas de dosagem desenvolvidas podem contribuir para o uso tópico de lactobacilli como alternativa à prevenção de infecções em queimaduras.
O objectivo desta tese é demonstrar a incorporação de Lactobacillus spp. em diferentes formas farmacêuticas mantendo a sua viabilidade e actividade antibacteriana. Para obter este objectivo, foi investigada a sobrevivência dos microrganismos probióticos em pós liofilizados, comprimidos, pellets, beads e filmes de alginato de cálcio. Foram usadas duas estratégias: a) incorporação directa de suspensões bacterianas para produzir pellets, beads e filmes de alginato de cálcio e b) incorporação de bactérias liofilizadas em excipientes para produzir comprimidos. As formas vegetativas Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus estirpe GG, Lactobacillus lactis e Lactobacillus bulgaricus e Bacillus subtilis em forma de esporos foram considerados como modelo de estirpe bacteriana. As diferentes bactérias seleccionadas demonstraram diferentes viabilidades à formulação e produção, com viabilidade decrescente na seguinte sequência: B. subtilis, L. plantarum, L. rhamnosus GG e L. bulgaricus. O processo de secagem foi crítico para a obtenção de altas taxas de sobrevivência. Liofilização permitiu alta viabilidade ( 1 unidade logarítmica de decréscimo) contrariamente à secagem ao ar observada durante o processo de extrusão e esferonização e subsequente secagem por leito fluido. Nutrientes e crioprotectores (skim milk, glicerol, manose, alginato de cálcio) devem estar presentes nas fases iniciais do processo, antes da desidratação, para promover a estabilização das bactérias. A pressão, aplicada durante a extrusão ou compactação, reduziu a viabilidade. A produção de comprimidos de bactérias liofilizadas com ou sem inulina teve um menor efeito deletério na viabilidade (1 a 2 unidades logarítmicas de decréscimo durante a compactação seguida por 1 a 2 unidades logarítmicas de decréscimo durante armazenamento) quando comparada com a peletização (3 unidades logarítmicas de decréscimo nalguns casos, atingindo a detecção mínima ao fim de 1 a 4 meses). No entanto, a produção de comprimidos de bactérias liofilizadas em conjunto com celulose microcristalina teve um efeito deletério na viabilidade comparável ao da peletização. O revestimento de comprimidos ou pellets foi considerado menos deletério do que a produção de comprimidos ou peletização. O revestimento causou um decréscimo inicial de viabilidade (<1 unidade logarítmica) mas não afectou as taxes de sobrevivência durante o armazenamento. As mais altas taxas de sobrevivência de bactérias probióticas foram obtidas com a técnica de imobilização em beads e filmes de alginato de cálcio: 1 unidade logarítmica de decréscimo durante liofilização de beads e filmes e <1 unidade logarítmica durante armazenamento. Foi observada a actividade antibacteriana de lactobacilli contra isolados clínicos multi-resistentes (após a sua preservação em beads e filmes de alginato de cálcio). Observou-se que lactobacilli, particularmente as culturas inteiras, em altas concentrações celulares (108 cfu/ml) provocaram inibição. A actividade antibacteriana dos lactobacilli permaneceu estável durante o processamento e armazenamento desde que a viabilidade fosse preservada (L. plantarum, LGG e L. lactis). Lactobacilli imobilizados causaram um decréscimo de 5 a 6 unidades logarítmicas de VIM-2- metalo- -lactamase produzindo Pseudomonas aeruginosa em queimaduras de ratos: de 107-108 a 102 P. aeruginosa / g de pele em 8 horas. Foi demonstrada a produção com sucesso de várias formas farmacêuticas para a administração de lactobacilli viáveis com actividade inibitória contra bactérias multiresistentes. As formas de dosagem desenvolvidas podem contribuir para o uso tópico de lactobacilli como alternativa à prevenção de infecções em queimaduras.
Descrição
Tese de doutoramento, Farmácia (Tecnologia Farmacêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2009.
Palavras-chave
Tecnologia farmacêutica Teses de doutoramento - 2010