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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37369
Tipo: Tese
Título: Nanoformulações com extrato de Spirulina platensis para utilização na criopreservação de espermatozoides caprinos
Autor(es): Farias, Camilla Flávia Avelino de
Orientador: Gomes, Enéas Ricardo de Morais
Coorientador: Silva, Sildivane Valcácia
Orientador: Rebouças, Júlio Santos
Orientador: Kretzschmar, Elisângela Afonso de Moura
Orientador: Freire, Kristerson Reinaldo de Luna
Orientador: Batista, André Mariano
Resumo: Produtos oriundos da caprinocultura têm sido buscados de forma crescente nos últimos anos. Para acompanhar esse interesse, biotécnicas precisam ser utilizadas a fim de maximizar a produção e melhorar a qualidade dos produtos. A inseminação artificial (IA) é a biotécnica mais utilizada. Em conjunto com ela, a criopreservação é utilizada para facilitar e baratear o processo. Entretanto, a criopreservação resulta em crioinjúrias ao espermatozoide durante o processo. Com isso, diluidores são empregados para que sejam capazes de proteger a célula durante a queda da temperatura. Todavia, os diluidores atuais são de origem animal e podem promover contaminação e transmissão de doenças, além da difícil padronização. Diante disso, o objetivo do trabalho foi formular um diluidor com extrato de Spirulina platensis (Sp) na criopreservação de espermatozoides caprinos. Inicialmente foi realizada a extração dos compostos da Spirulina platensis (D9Z) utilizando solvente etanólico. Em seguida, realizouse a caracterização destes a partir das análises de Teor de Fenólicos Totais (TPC), Atividade Antioxidante (DPPH, FRAP e ABTS), a Determinação do teor de açúcares redutores, Espectroscopia de Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Perfil de Ácidos Graxos por Cromatografia Gasosa (CG). Nessa primeira etapa, podemos observar a presença de compostos antioxidantes com os resultados de fenólicos (19,04 mg GAE. g−1) e antioxidantes (DPPH: 133,10 μmol Trolox. g−1; FRAP: 143,59 μmol Trolox. g−1; ABTS: 136,02 μmol Trolox. g−1), além de açúcares redutores (DNS: 0,25 mg/mL). Com o auxílio do FTIR e do RMN pudemos notar a presença de possíveis compostos, como aminoácidos livres e peptídeos curtos, carboidratos e polióis, ácidos graxos e lipídeos insaturados, compostos fenólicos e pigmentos como ficocianina ou β-caroteno. O GC mostrou presença de ácido D-lático, ácido butanedioico, L-prolina, pentadecano, ácido palmitelaídico, ácido hexadecanóico, ácido linolênico, ácido 9-12- octadecadienoico, nonacosano, tetracosano e triacontano. A presença desses compostos mostra a complexidade do extrato obtido em nosso trabalho e seu potencial uso na adição ao diluidor para criopreservação, visto que há presença de componentes que auxiliem a célula durante a queda da temperatura, como a presença de antioxidantes para reduzir as espécies reativas de oxigênio (EROs), presença de açúcares que auxiliam no suporte energético, além de dar suporte no exterior da célula. Ainda, a presença de outros compostos, como ácidos graxos favorecem a proteção da membrana celular. Com isso, esse extrato tem potencial para ser utilizado no diluidor para dar suporte à célula durante as etapas do processo. Posteriormente, nanoemulsões foram elaboradas com fosfatidilcolina, extrato (ESp) e/ou triglicerídeos de cadeia média (MCT) ou polaxamer 188 (P188): MC (micela), NE1 (1% lecitina + 50 μg/mL ESp), NE2 (1% lecitina + 1% MCT), NE3 (1% lecitina + 50 μg/mL ESp + 1% MCT), NE4 (1% lecitina + 50 μg/mL ESp + 1% P188), NE5 (1% lecitina e 1% MCT + 1% P188) e NE6 (1% lecitina + 50 μg/mL ESp + 1% MCT + 1% P188). Estes grupos foram analisados pelo Zetasizer Nano ZS90 para tamanho, índice de polidispersão (PDI) e potencial zeta e utilizados na formulação dos diluidores. As nanoemulsões obtiveram uma média entre 172,0 nm (NE6) e 211,8 nm (NE2), enquanto a MC chegou a 211,6 nm. A mesma apresentou um PDI de apresentou também um PDI de 0,3960, enquanto as nanoemulsões mostraram valores entre 0,1687 (NE3) e 0,4123 (NE4). Por fim, a micela apresentou um potencial zeta de -16,13 mV, já os demais ficaram entre -10,12 mV (NE6) e -17,89 mV (NE1). Esses valores, apesar de mostrar variação entre eles, não apresentaram desestabilização. Diante disso, avançamos para a próxima etapa, onde os grupos experimentais para formação dos diluidores foram então montados: GC (micela), G1 (50% GC + 50% NE1), G2 (50% GC + 50% NE2), G3 (50% GC + 50% NE3), G4 (50% GC + 50% NE4), G5 (50% GC + 50% NE5) e G6 (50% GC + 50% NE6). Inicialmente foram avaliados quanto a osmolaridade, viscosidade e atividade antimicrobiana. Em seguida, ejaculados de reprodutores caprinos foram homogeneizados e submetidos ao protocolo de congelação utilizando os sete grupos experimentais. Pós-descongelação, as amostras seminais foram avaliadas quanto à cinética (Computer Assisted Sperm Analysis), integridade da membrana plasmática e potencial da membrana mitocondrial. A osmolaridade dos grupos variou entre 1034 (G1) e 1137 (G6). Essa variação foi baixa, além de manter um parâmetro ideal para diluidores de células caprinas. Quanto a viscosidade, notou-se um aumento com a queda da temperatura nos grupos com a presença de polaxamer 188. Isso colabora com a característica deste surfactante, geleificando com a diminuição da temperatura. Ainda, esse efeito não foi observado da mesma forma nos grupos sem a presença do P188, mostrando que o aumento maior se dá devido a adição do polaxamer a formulação. Na avaliação antimicrobiana, observou-se que a maioria dos tratamentos promoveu, em algum grau, a inibição do crescimento microbiano, apresentando efeito bactericidas/fungicidas ou bacteriostáticos/fungistáticos. Deste modo, podemos construir um diluidor com o extrato de SP sem que haja a necessidade de acréscimo de antibiótico ao meio. Por fim, nas análises com as células espermáticas, não houve uma diferença estatística entre os grupos MC, G1, G2, G3 e G4 em todas as análises, mostrando que a substituição de metade de micela de fosfatidilcolina pelas nanoemulsões não gerou efeito negativo e manteve os parâmetros, quando comparado com o MC, podendo ser relacionado a composição do extrato de SP adicionado. Entretanto, observou-se diferença significativa (p<0,05) no G5 e de forma numérica no G6 em comparação com os demais grupos na maioria das avaliações, mostrando o efeito negativo da sinergia entre a concentração do MCT, a presença do P188 e a concentração do glicerol. Baseado no exposto, os componentes presentes no extrato têm potencial de proteger as células com a diminuição da temperatura, contudo a concentração do extrato deve ser ajustada para um melhor desempenho.
Abstract: Goat farming products have been increasingly sought after in recent years. To keep up with this interest, biotechniques need to be used to maximize production and improve product quality. Artificial insemination (AI) is the most widely used biotechnique. In conjunction with it, cryopreservation is used to facilitate and reduce the cost of the process. However, cryopreservation results in cryoinjuries to the sperm during the process. Therefore, diluents are used to protect the cells during the temperature drop. However, current diluents are of animal origin and can promote contamination and disease transmission, in addition to being difficult to standardize. Given this, the objective of this study was to formulate a diluent with Spirulina platensis (Sp) extract for the cryopreservation of goat sperm. Initially, the compounds of Spirulina platensis (D9Z) were extracted using an ethanolic solvent. Next, these compounds were characterized based on analyses of Total Phenolic Content (TPC), Antioxidant Activity (DPPH, FRAP, and ABTS), Determination of Reducing Sugar Content, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR), and Fatty Acid Profile by Gas Chromatography (GC). In this first stage, we can observe the presence of antioxidant compounds with phenolic results (19.04 mg GAE. g−1) and antioxidants (DPPH: 133.10 μmol Trolox. g−1; FRAP: 143.59 μmol Trolox. g−1; ABTS: 136.02 μmol Trolox. g−1), in addition to reducing sugars (DNS: 0.25 mg/mL). With the aid of FTIR and NMR, we were able to note the presence of possible compounds, such as free amino acids and short peptides, carbohydrates and polyols, fatty acids and unsaturated lipids, phenolic compounds, and pigments such as phycocyanin or β-carotene. GC showed the presence of D-lactic acid, butanedioic acid, L-proline, pentadecane, palmitelaidic acid, hexadecanoic acid, linolenic acid, 9-12-octadecadienoic acid, nonacosane, tetracosane, and triacontane. The presence of these compounds shows the complexity of the extract obtained in our work and its potential use in addition to the cryopreservation diluent, since there are components that help the cell during the temperature drop, such as antioxidants to reduce reactive oxygen species (ROS), sugars that help with energy support, and provide support outside the cell. Furthermore, the presence of other compounds, such as fatty acids, promotes cell membrane protection. As a result, this extract has the potential to be used in the diluent to support the cell during the stages of the process. Subsequently, nanoemulsions were prepared with phosphatidylcholine, extract (ESp), and/or medium-chain triglycerides (MCT) or polaxamer 188 (P188): MC (micelle), NE1 (1% lecithin + 50 μg/mL ESp), NE2 (1% lecithin + 1% MCT), NE3 (1% lecithin + 50 μg/mL ESp + 1% MCT), NE4 (1% lecithin + 50 μg/mL ESp + 1% P188), NE5 (1% lecithin and 1% MCT + 1% P188), and NE6 (1% lecithin + 50 μg/mL ESp + 1% MCT + 1% P188). These groups were analyzed by Zetasizer Nano ZS90 for size, polydispersity index (PDI), and zeta potential and used in the formulation of the diluents. The nanoemulsions obtained an average between 172.0 nm (NE6) and 211.8 nm (NE2), while the MC reached 211.6 nm. The latter also had a PDI of 0.3960, while the nanoemulsions showed values between 0.1687 (NE3) and 0.4123 (NE4). Finally, the micelle presented a zeta potential of -16.13 mV, while the others ranged between -10.12 mV (NE6) and -17.89 mV (NE1). Although these values varied among themselves, they did not show destabilization. Given this, we moved on to the next stage, where the experimental groups for the formation of the diluents were then assembled: GC (micelle), G1 (50% GC + 50% NE1), G2 (50% GC + 50% NE2), G3 (50% GC + 50% NE3), G4 (50% GC + 50% NE4), G5 (50% GC + 50% NE5), and G6 (50% GC + 50% NE6). Initially, they were evaluated for osmolarity, viscosity, and antimicrobial activity. Next, ejaculates from breeding goats were homogenized and subjected to the freezing protocol using the seven experimental groups. After thawing, the semen samples were evaluated for kinetics (Computer Assisted Sperm Analysis), plasma membrane integrity, and mitochondrial membrane potential. The osmolarity of the groups ranged from 1034 (G1) to 1137 (G6). This variation was low, in addition to maintaining an ideal parameter for goat cell diluents. As for viscosity, an increase was noted with the drop in temperature in the groups with the presence of polaxamer 188. This contributes to the characteristic of this surfactant, which gels with decreasing temperature. Furthermore, this effect was not observed in the same way in the groups without the presence of P188, showing that the greater increase is due to the addition of polaxamer to the formulation. In the antimicrobial evaluation, it was observed that most treatments promoted, to some degree, the inhibition of microbial growth, presenting bactericidal/fungicidal or bacteriostatic/fungistatic effects. Thus, we can construct a diluent with SP extract without the need to add antibiotics to the medium. Finally, in the analyses with sperm cells, there was no statistical difference between the MC, G1, G2, G3, and G4 groups in all analyses, showing that replacing half of the phosphatidylcholine micelle with nanoemulsions did not generate a negative effect and maintained the parameters when compared to MC, which may be related to the composition of the added SP extract. However, a significant difference (p<0.05) was observed in G5 and numerically in G6 compared to the other groups in most assessments, showing the negative effect of the synergy between the concentration of MCT, the presence of P188, and the concentration of glycerol. Based on the above, the components present in the extract have the potential to protect cells by lowering the temperature; however, the concentration of the extract must be adjusted for better performance.
Palavras-chave: Arthrospira
Microalga
Cinética
Congelação
Microalgae
Kinetics
Freezing
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Biotecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37369
Data do documento: 29-Ago-2025
Aparece nas coleções:Centro de Biotecnologia (CBIOTEC) - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia



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