Nano-system based on sardine oil formulations for pharmaceutical application

Abstract

The sardine, one of the most common fish in the Portuguese coast, has important nutritional characteristics, making it an excellent source of proteins, lipids, vitamins and minerals. Besides their nutritional value, it is a food, in general, of easy digestibility with low cholesterol levels. So sardine oil is also an important source of nutrients with a high nutritional value and with proven benefits to health. It is rich in polyunsaturated fatty acids, especially the ω 3 that aids in the reduction of cardiovascular diseases, lowers the levels of cholesterol and has an anti-inflammatory effect. In this project, we used sardine oil, as it is rich in polyunsaturated fatty acids (PUFAs), to evaluate its biological activity through cytotoxicity assays, cellular proliferation, oxidative stress and to encapsulate in zein nanoparticles. For studies of encapsulation of the sardine oil, different formulations were used. The solvents used were two - 75% ethanol and isopropanol 90% - and in some cases a surfactant (SDS) was used to determine what effect this would have. It was found that the nanoparticles could be used for the encapsulation of sardine oil, and these remained stable over six months. Different cell lines were used for this work, namely: human fibroblasts (cell line BJ - 5ta), murine fibroblasts (L929 cell line) and human keratinocytes (NCTC 2455). The cytotoxicity studies showed that the oil from sardines and PUFAs may be toxic to cells from the concentration of 8mg/mL and 0,1mg/mL, respectively. In assays of cellular proliferation within the tested concentrations, the lower concentrations (0.5 and 4mg/mL to SO and 0.025 and 0.1mg/mL for PUFAs) help to increase proliferation, therefore with increasing concentration proliferation is reduced. Oxidative stress assays were conducted to evaluate the protective effect of SO and PUFAs in animal cells after they have been incubated with H2O2. In this case, the behaviour of the compounds is the opposite of the tests of toxicity and proliferation, because the protective effect of oil increases with increasing concentration. The Sardine Oil and the Polyunsaturated Fatty Acids extracted from the Sardine Oil can be used in several topical therapeutics as vitamin supplements through the capsule, through topical applications of creams to help fight infection, among others.

A sardinha, um dos peixes mais comuns na costa Portuguesa, apresenta importantes características nutricionais, constituindo uma excelente fonte de proteínas, lípidos, vitaminas e sais minerais. Além do seu valor nutricional, trata-se de um alimento que é de fácil digestibilidade e com baixos níveis de colesterol. Desta forma, o óleo de sardinha é também uma importante fonte de nutrientes e tem um grande valor nutricional e com benefícios comprovados para a saúde. É rico em ácidos gordos polinsaturados, p.e. ω 3, que auxilia na redução de doenças cardiovasculares, reduz os níveis de colesterol e tem um efeito anti-inflamatório. Neste projeto, foi utilizado o óleo de sardinha, rico em ácidos gordos polinsaturados, (PUFAS), para avaliar a sua atividade biológica, através de ensaios de citotoxicidade, de proliferação celular, de stress oxidativo e para encapsular em nanopartículas de zeína. Para os estudos de encapsulamento do óleo de sardinha, diferentes formulações foram utilizadas. Foram utilizados dois solventes o etanol a 75% e o isopropanol a 90% e em alguns casos foi utilizado um surfactante (SDS) para ver qual o efeito que este iria ter. Verificou-se que o óleo de sardinha foi encapsulado nas nanopartículas e estas mantiveram-se estáveis ao longo de seis meses. Foram utilizadas diferentes linhas celulares para a realização deste trabalho, sendo elas: fibroblastos humanos (linha celular BJ-5ta), fibroblastos de ratinho (linha celular L929) e queratinócitos humanos (NCTC 2455). Através dos estudos de citotoxicidade verificou-se que o óleo de sardinha e PUFAs podem ser tóxicos para as células a partir das concentrações de 8mg/mL e 0.1mg/mL, respetivamente. Nos ensaios de proliferação celular, dentro das concentrações testadas, as concentrações mais baixas (0.5 e 4mg/mL para os SO e 0.025 e 0.1mg/mL para os PUFAs) ajudam no aumento da proliferação, pois com o aumento da concentração há redução da proliferação celular. Ensaios de stress oxidativo foram realizados para avaliar o efeito protetor dos SO e PUFAs em células animais após estas serem incubadas com H2O2. Neste caso, o comportamento dos compostos é o oposto dos ensaios de toxicidade e proliferação, pois o efeito protetor dos óleos aumenta com o aumento da concentração. Os Óleos de Sardinha e os Ácidos Gordos Polinsaturados extraídos do Óleo de Sardinha podem ser usados em várias aplicações terapêuticas, como suplementos vitamínicos através de capsulas, através de cremes para aplicações tópicas para ajudar no combate a infeções, entre outros.