Formulazione e caratterizzazione di sistemi per il rilascio di prebiotici nel microbiota vaginale

Vaginal dysbiosis refers to an imbalance in the normal composition and function of the vaginal microbiota. This alteration can compromise the woman's state of health and make her more susceptible to inflammatory phenomena that can lead to the development of serious diseases. A healthy vaginal microbiota is generally dominated by Lactobacilli, a bacterial species capable of surviving the hydrophilic and anaerobic vaginal environment by producing antimicrobial substances unfavorable to the colonization and proliferation of pathogens. This thesis is part of the "Phenocycles" project which aims to explore all the potential of polyphenols that are contained in agri-food waste. In particular, in this thesis, delivery systems capable of delivering prebiotic molecules that are able to maintain normal homeostasis of the vaginal microbiota have been formulated, characterized and tested. Resveratrol (RSV), a polyphenol present in wine production waste, whose prebiotic power has been tested on strains of Lactobacilli, was used as a model drug to be delivered in these systems. Four different RSV carrier formulations were developed: a thermosensitive gel, solid lipid nanoparticles (SLNs), a microemulsion and an emulsion. Characterisation was carried out by measuring pH, particle size and zeta potential, encasing efficacy and viscosity. Studies on the release of the active ingredient from the different systems were then performed and the stability of the preparations over time up to three months was evaluated. The prebiotic activity of RSV was tested at different concentrations of the active ingredient on three strains of Lactobacillus (L. gasseri, L. crispatus and L. jensenii) by studying the growth kinetics of bacteria in the presence of this molecule. This evaluation was also carried out on white formulations (in the absence of drug) to evaluate their influence on microbial growth. This study showed that all the prepared formulations showed characteristics compatible with vaginal administration and, with the exception of the emulsion, proved to be stable over time. The in vitro test on Lactobacilli showed that, among the four formulations tested, only the gel brought significant reductions in microbial concentration. RSV, however, did not demonstrate any prebiotic power, as there was no evidence of an increase in the growth of Lactobacilli in its presence compared to the control. The study will continue by revising the formulation of the emulsion to make it more stable over time and screening the prebiotic power of other polyphenols present in wine production waste.

Per disbiosi vaginale si intende uno squilibrio della normale composizione e funzione del microbiota vaginale. Tale alterazione può compromettere lo stato di salute della donna e renderla più suscettibile a fenomeni infiammatori che possono portare allo sviluppo di gravi patologie. Un microbiota vaginale sano è generalmente dominato dai Lattobacilli, specie batterica in grado di sopravvivere all’ambiente idrofilo e anaerobico vaginale producendo sostanze antimicrobiche sfavorevoli alla colonizzazione e proliferazione di agenti patogeni. Questo lavoro di tesi rientra nel progetto “Phenocycles” che ha lo scopo di esplorare tutte le potenzialità dei polifenoli che sono contenuti negli scarti agro-alimentari. In particolare, in questa tesi, si sono formulati, caratterizzati e testati dei sistemi di rilascio in grado di veicolare molecole prebiotiche che siano in grado di mantenere la normale omeostasi del microbiota vaginale. Come farmaco modello da veicolare in questi sistemi è stato utilizzato il resveratrolo (RSV), polifenolo presente negli scarti della produzione del vino, il cui potere prebiotico è stato testato su ceppi di Lattobacilli. Sono state allestite quattro diverse formulazioni veicolanti RSV: un gel termosensibile, delle nanoparticelle solide lipidiche (SLN), una microemulsione e un’emulsione. La caratterizzazione è avvenuta mediante la misurazione del pH, delle dimensioni e del potenziale Zeta delle particelle, dell’efficienza di inglobamento e della viscosità. Sono stati poi eseguiti studi di rilascio del principio attivo dai diversi sistemi e valutata la stabilità delle preparazioni nel tempo fino a tre mesi. L’attività prebiotica del RSV è stata testata a diverse concentrazioni di principio attivo su tre ceppi di Lactobacillus (L.gasseri, L.crispatus e L.jensenii) studiando la cinetica di crescita dei batteri in presenza di tale molecola. Tale valutazione è stata effettuata anche sulle formulazioni bianche (in assenza di farmaco) per valutare la loro influenza sulla crescita microbica. Da questo studio è emerso che tutte le formulazioni preparate hanno mostrato caratteristiche compatibili con una somministrazione vaginale e, ad eccezione dell’emulsione, si sono dimostrate stabili nel tempo. Dal test in vitro sui Lattobacilli è risultato che, tra le quattro formulazioni testate, solo il gel ha portato riduzioni significative della concentrazione microbica. Il RSV, tuttavia, non ha dimostrato nessun potere prebiotico, in quanto non si è evidenziato un aumento della crescita dei Lattobacilli in sua presenza rispetto al controllo. Lo studio proseguirà rivedendo la formulazione dell’emulsione per renderla più stabile nel tempo e facendo uno screening del potere prebiotico di altri polifenoli presenti negli scarti della produzione del vino.