Využití nanomateriálů pro zvýšení biodostupnosti doplňků stravy

Kateřina Vašíčková

Bachelor's thesis

Application of nanomaterials for enhancement of food supplements bioavailability

Abstract:

Bakalářská práce s názvem Využití nanomateriálů pro zvýšení biodostupnosti doplňků stravy se zabývá efektem vybraných doplňků stravy na lidský organismus a schopností zvýšení jejich biologické využitelnosti pro organismus pomocí nanotransportérů. Literární rešerše je zaměřena na zhodnocení problematiky biodostupnosti aktivních složek potravy. Dále jsou diskutovány přínosy i rizika užívání doplňků stravy, včetně konkrétních modelových doplňků, kterými byly kyseliny askorbová a listová. V praktické části byla dlouhodobě sledována stabilita komplexu bílkovinného nanotransportéru apoferritinu s přenášenou molekulou v různých světelných podmínkách (světlo, tma), teplotách (-20; 4; 20 a 37 C) a rozpouštědlech (ACS voda, PBS). Míra stability komplexu a předčasného uvolnění molekul byla detekována měřením absorbance a fluorescence. Změny velikosti a tvaru nanotransportéru byly sledovány pomocí dynamického rozptylu světla a transmisní elektronové mikroskopie. Jako optimální bylo stanoveno skladování ve tmě, při 4 C a v ACS vodě. Mimo to byla sledována schopnost vazby doplňku stravy na apoferritin. Kyselina askorbová o několika koncentracích (615; 308; 154; 77 a 38 ug/ml) byla úspěšně enkapsulována do apoferritinu, přičemž došlo k enkapsulaci až 39 % aplikovaných molekul. Kyselina listová byla navázána na povrch apoferritinu v pěti různých koncentracích (200; 100; 50; 25 a 13 uM) s vazebnou kapacitou až 61 %. Na závěr byl prokazatelně stabilní komplex apoferritinu s kyselinou listovou aplikován na buněčnou linii neuroblastomu UKF-NB4. Bylo zjištěno, že se vzrůstající koncentrací kyseliny listové na povrchu apoferritinu se zvyšovala internalizace tohoto komplexu do buněk. Bylo tak prokázáno zvýšení biologické využitelnosti navázané kyseliny listové a enkapsulovaných molekul buňkami prostřednictvím nanotransportéru. Výsledky této práce dokazují, že využití nanomateriálů je aplikovatelné na potravinářský sektor, přičemž lze dosáhnout zvýšení biodostupnosti aktivní látky při užívání doplňků stravy.

Abstract:

Bachelor thesis with the name Application of nanomaterials for enhancement of food supplements bioavailability deals with the effect of selected food supplements on human organism and the use of nanocarriers to improve their biological availability for organism. Literary part of this work is focused on the evaluation of problems of bioavailability of active food components. Then, the benefits and risks of taking food supplements are discussed, including model dietary supplements such as ascorbic and folic acids. The practical part of this work serves to evaluate the long-term stability of complex formed by protein nanocarrier (based on natural iron-storage protein apoferritin) with encapsulated molecules in various light conditions (ambient light, dark), temperatures (-20; 4; 20 and 37 C) and solvents (ACS water, PBS). Stability of this complex, the amount of prematurely released molecules and the size and shape of the nanocarrier were detected using absorbance and fluorescence of the encapsulated fluorescent tag, dynamic light scattering and transmission electron microscopy. The optimal storage conditions were dark, temperature of 4 C and ACS water as a solvent. Moreover, the capability of apoferritin to bind food supplements to apoferritin was researched. Different concentrations of ascorbic acid (615; 308; 154; 77 a 38 ug/ml) were successfully encapsulated to apoferritin when 39 % of all applied molecules were encapsulated. Folic acid was bonded on the surface of apoferritin in five different concentrations (200; 100; 50; 25 a 13 uM) using zero-length linker with 61 % efficiency. Finally, the stable complex of apoferritin with folic acid was applied to cellular line of neuroblastom UKF-NB4. It was discovered that higher concentration of encapsulated folic acid increased the amount of its internalization to cells. Therefore, the increase in bioavailability of folic acid and encapsulated molecules via nanocarriers was proved. The results of this work prove that the use of nanomaterials is applicable to food sector and at the same time can serve to improve the bioavailability of active substances during taking of dietary supplements.

Keywords

kyselina listová, kyselina askorbová, nanotechnologie, apoferritin, biologická využitelnost

Keywords

nanotechnology, apoferritin, bioavailability, ascorbic acid, folic acid

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Vojtěch Adam, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Bachelor programme / field:
Chemistry and Food Technology / Food Technology