Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1822/59257

TitleDevelopment of bacteriophage-loaded microstructures using Microfluidics
Author(s)Passos, Luís Filipe Alves
Advisor(s)Sillankorva, Sanna
Cerqueira, Miguel Ângelo Parente Ribeiro
KeywordsBacteriophage
Encapsulation
Microfluidics
Bacteriófago
Encapsulação
Microfluidica
Issue date2018
Abstract(s)Over time, in developed countries, people have become more concerned about the safety of the food they eat, and so, there has been a growing demand for convenience products, followed by fresh-cut fruits and vegetables. Unhygienic practices in preparation of fresh-cut products may pose risks to public health by causing foodborne illnesses, due to microbial contamination. Many of the outbreaks associated with foodborne diseases, are related to contamination of the food products by pathogenic microorganisms, such as Salmonella and Listeria monocytogenes. The use of bacteriophages emerges as a possible solution to reduce and eliminate the bacterial load of these microorganisms present in foods, since these kind of viruses, are safe for human consumption and specific for certain microorganisms, which makes them excellent tools for food safety purposes. However, it is known that bacteriophages lose viability throughout storage and after application, due to environmental conditions such as pH, temperature, ions, salinity, osmotic pressure and exposure to organic solvents, and as such it is essential to find protection methodologies so that they maintain full activity when added directly to food products. Microencapsulation, arises as a solution, yet, in an economic point of view, some of the actual encapsulation methods are expensive, and others use temperature during the process which unviable their use for bacteriophages encapsulation. So, there’s a need to find a new cost-effective microencapsulation technology, for production of bacteriophage-loaded microcapsules, being that microfluidics, emerge as a viable solution. The main objective of this work, consist in the use of microfluidics to generate microstructures with food grade biopolymers (agarose), loaded with a natural antibacterial agent, the bacteriophages. The droplet formation process was optimized and the “On-Chip” and “Off-Chip mixing” techniques developed, followed by the characterization of the obtained droplets, where it was verified that a size of 85 μm was achieved using the On-Chip technique. A high-throughput formation of monodisperse agarose beads, in a very controlled and automated way, was accomplished, being that the entire production process malleable. A phage release of about 60% was obtained in the first 5 minutes, without the need of any external triggers. In conclusion, the developed technology opens a new path for the deployment of new products for food safety purposes.
Ao longo dos anos, nos países desenvolvidos, tem-se verificado um aumento da preocupação, por parte dos consumidores, relativamente à segurança dos alimentos que ingerem. O estilo de vida tem levado a uma crescente procura por produtos de conveniência, seguido de fruta e vegetais minimamente processados, referidos como produtos “fresh-cut”. Muitos dos surtos causados pela ingestão de alimentos, estão associados à contaminação destes por parte de microrganismos patogénicos, como Salmonella e Listeria monocytogenes. O uso de bacteriófagos emerge como uma possível solução para reduzir e eliminar a carga destes microrganismos nos alimentos, uma vez que são seguros para consumo e específicos para determinados microrganismos, o que os torna excelentes ferramentas para fins de segurança alimentar. Contudo, sabe-se que os bacteriófagos perdem viabilidade ao longo do armazenamento e após aplicação devido a condições ambientais, sendo essencial encontrar metodologias de proteção para que os mesmos mantenham total atividade quando adicionados diretamente nos produtos alimentares. A microencapsulação surge como uma solução, no entanto, de um ponto de vista económico, grande parte dos métodos de encapsulação atuais são caros e alguns dos métodos usam temperatura durante o processo o que inviabiliza o seu uso para a encapsulação dos bacteriófagos. Há assim uma necessidade de encontrar uma tecnologia de microencapsulação economicamente viável para produção de microcápsulas carregadas com bacteriófagos, sendo que a microfluídica pode ser uma solução viável. O principal objetivo deste trabalho consiste no uso da microfluídica para gerar estruturas micrométricas, com biopolímeros de grau alimentar (agarose), carregadas com um agente antibacteriano natural, os bacteriófagos. O processo de formação de capsulas recorrendo á microfluidica, foi otimizado, e as técnicas de encapsulamento “On-Chip” e “Off-Chip” desenvolvidas, procedendo-se á caracterização das capsulas obtidas. Um tamanho de 85 μm foi alcançado, recorrendo á técnica “On-Chip”. Verificou-se também uma alta taxa de produção de capsulas, assim como um elevado nível de monodispersividade, sendo todo o processo de produção flexível, recorrendo á referida técnica desenvolvida. Obteve-se uma libertação de fagos de cerca de 60% nos primeiros 5 minutos, sem a adição de um agente externo. Em conclusão, esta tecnologia abre caminho para a implementação de produtos eficazes para controle de segurança alimentar.
TypeMaster thesis
DescriptionDissertação de mestrado em Biotecnologia
URIhttp://hdl.handle.net/1822/59257
AccessEmbargoed access (3 Years)
Appears in Collections:CEB - Dissertações de Mestrado / MSc Dissertations
BUM - Dissertações de Mestrado

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