SVILUPPO DI PRODOTTI SALUTISTICI MEDIANTE L’UTILIZZO DI ATTIVI VEGETALI OTTENUTI CON UN INNOVATIVO METODO ESTRATTIVO

Health-promoting products (HPPs), or nutraceuticals, are natural formulations aimed at supporting physiological functions, preventing chronic diseases, and enhancing overall well-being. Derived from plant matrices rich in bioactive compounds (BACs), their production often faces challenges like low yield, solvent toxicity, and multi-step processes. Traditional extraction methods and drug delivery systems are constrained by the poor solubility and bioavailability of BACs, emphasizing the need for innovative technologies to improve extraction efficiency and delivery effectiveness. This thesis tackled these limitations using sustainable, innovative strategies for BAC extraction and formulation. By integrating hydro-soluble and hydro-miscible excipients, deep eutectic solvents (DES), and advanced extraction tools, the project sought to enhance yields, stabilize active compounds, and produce ready-to-use extracts. The research was divided into four key areas. The first focused on Cynara scolymus and Crithmum maritimum, plants rich in phenolics and antioxidants. Two extraction approaches were applied: using Natursoma (NAT), a water-soluble and water-miscible excipient blend, and DES. The NAT-based solid and DES-based liquid extracts showed high yields, surpassing traditional methods. These extracts could serve directly as dosage forms or raw materials, minimizing intermediate steps. NAT has since been patented. The second area targeted Olea europaea leaves, employing a fatty acid-based DES to obtain extracts enriched with oleanolic acid. These extracts were directly formulated into Self-Emulsifying Drug Delivery Systems (SEDDS), streamlining production and enhancing compound bioavailability. The third aspect introduced Tolotto Gear®, an innovative extraction tool offering precise control over extraction processes. Despite the object of the thesis was to realise HPPs, the technique was applied to Cannabis sativa as a case study. This tool enabled single-step extraction and decarboxylation of cannabinoids for cannabis olive oil preparations. Lastly, the project investigated zwitterionic surfactants (ZSs) for developing advanced nanoemulsions (NEs). These ZSs improved formulation properties, addressing the limitations of conventional surfactants in advanced drug delivery systems. By combining excipients, novel solvents, and innovative technologies, this research offers scalable, sustainable solutions for producing high-yield extracts and HPPs, paving the way for more efficient nutraceutical production.

I prodotti salutistici (HPPs), o nutraceutici, sono formulazioni naturali volte a supportare le funzioni fisiologiche, prevenire malattie croniche e migliorare il benessere generale. Derivati da matrici vegetali ricche di composti bioattivi (BACs), la loro produzione spesso affronta sfide come basse rese, tossicità dei solventi e processi multi-step. I metodi di estrazione tradizionali e i sistemi di somministrazione di farmaci sono limitati dalla scarsa solubilità e biodisponibilità dei BACs, evidenziando la necessità di tecnologie innovative per migliorare l'efficienza dell'estrazione e l'efficacia della somministrazione. Questa tesi ha affrontato queste limitazioni utilizzando strategie innovative e sostenibili per l'estrazione e la formulazione dei BACs. Integrando eccipienti idrosolubili e idromiscibili, deep eutectic solvents (DES) e strumenti di estrazione avanzati, il progetto ha mirato a migliorare le rese, stabilizzare i composti attivi e produrre estratti pronti all'uso. La ricerca è stata suddivisa in quattro aree chiave. La prima si è concentrata su Cynara scolymus e Crithmum maritimum, piante ricche di fenoli e antiossidanti. Sono stati applicati due approcci di estrazione: l'utilizzo di Natursoma (NAT), una miscela di eccipienti idrosolubili e idromiscibili, e DES. Gli estratti solidi basati su NAT e gli estratti liquidi basati su DES hanno mostrato rese elevate, superando i metodi tradizionali. Questi estratti possono essere utilizzati direttamente come forme di dosaggio o come materie prime, riducendo al minimo i passaggi intermedi. NAT è stato successivamente brevettato. La seconda area si è concentrata sulle foglie di Olea europaea, impiegando un DES a base di acidi grassi per ottenere estratti arricchiti con acido oleanolico. Questi estratti sono stati direttamente formulati in Sistemi autoemulsionanti (SEDDS), semplificando la produzione e migliorando la biodisponibilità dei composti estratti. Il terzo aspetto ha introdotto Tolotto Gear®, uno strumento innovativo di estrazione che offre un controllo preciso sui processi di estrazione. Sebbene l'obiettivo della tesi fosse realizzare HPPs, la tecnica è stata applicata a Cannabis sativa come caso di studio. Questo strumento ha permesso l'estrazione e dei cannabinoidi in un unico passaggio per le preparazioni di olio di cannabis. Infine, il progetto ha studiato tensioattivi zwitterionici per lo sviluppo di nanoemulsioni avanzate. Questi ZSs hanno migliorato le proprietà delle formulazioni, affrontando le limitazioni dei tensioattivi convenzionali nei sistemi avanzati di somministrazione di farmaci. Combinando eccipienti, solventi innovativi e tecnologie avanzate, questa ricerca offre soluzioni scalabili e sostenibili per la produzione di estratti ad alta resa e HPPs, aprendo la strada a una produzione di nutraceutici più efficiente.