Harnessing bioactive compounds from nuts for sustainable health solutions

La Commissione EAT-Lancet è un’iniziativa globale volta a definire un modello alimentare sostenibile, capace di promuovere la salute umana e al contempo ridurre l’impatto ambientale. In questo contesto, la frutta a guscio riveste un ruolo centrale grazie all’elevata densità nutrizionale e al contenuto di numerose molecole bioattive. Noci, mandorle, nocciole, pistacchi e pecan sono ricchi di acidi grassi essenziali, proteine, vitamine, minerali e composti fenolici, con un impatto ambientale inferiore rispetto agli alimenti di origine animale.

In particolare, la frutta a guscio è una fonte importante di polifenoli (flavonoidi, acidi fenolici, tannini) dotati di spiccate proprietà antiossidanti. In sinergia con grassi insaturi, fibre e vitamine, questi composti contribuiscono alla riduzione del colesterolo LDL, dell’infiammazione e dello stress ossidativo, fattori chiave nello sviluppo di patologie croniche e della sindrome metabolica. Il consumo regolare di frutta a guscio è associato a un miglior metabolismo del glucosio, a una riduzione del rischio di diabete di tipo 2 e, nonostante l’elevato apporto calorico, a un miglior controllo del peso corporeo, grazie all’elevato potere saziante. Inoltre, tali alimenti possono ridurre il rischio di malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer, e migliorare le funzioni cognitive.

Questi benefici hanno stimolato un crescente interesse verso l’isolamento dei composti bioattivi della frutta a guscio in forma concentrata per applicazioni nutrizionali. I progressi nelle tecnologie di estrazione hanno migliorato l’efficienza e la selettività dei processi, consentendo di preservare le proprietà bioattive. Tecniche analitiche avanzate, come HPLC, GC-MS e LC-MS/MS, permettono l’identificazione, la caratterizzazione strutturale e la quantificazione accurata dei fitocomposti. Parallelamente, sistemi in vitro avanzati e modelli in vivo consentono di studiare i meccanismi d’azione, l’efficacia biologica e la sicurezza di tali sostanze.

La nanotecnologia offre soluzioni innovative per migliorare stabilità e biodisponibilità dei composti bioattivi attraverso sistemi di veicolazione avanzati (liposomi, nanoparticelle polimeriche, dendrimeri), consentendo rilascio controllato e targeting, con maggiore efficacia e minori effetti collaterali. Tuttavia, persistono alcune sfide rilevanti: la standardizzazione degli estratti, il miglioramento della biodisponibilità, lo sviluppo di metodi di estrazione sostenibili e il rispetto dei requisiti regolatori. Un aspetto ancora poco esplorato è il potenziale dei sottoprodotti della frutta a guscio (gusci, bucce), che rappresentano una risorsa preziosa di composti bioattivi e un’opportunità per ridurre gli sprechi e aumentare la sostenibilità.

In questo contesto, il progetto si propone di isolare e caratterizzare molecole bioattive provenienti sia dalla frutta a guscio sia dai suoi sottoprodotti, valutandone gli effetti benefici in vitro e in vivo, sia in forma libera sia incorporata in sistemi di delivery ingegnerizzati. Gli obiettivi principali includono: la caratterizzazione chimica dei composti bioattivi; la valutazione in vitro delle loro attività antiossidanti, antinfiammatorie e citotossiche; lo sviluppo di sistemi di veicolazione avanzati; e la valutazione in vivo dell’efficacia dei carrier caricati con molecole bioattive, con particolare attenzione alle fasi di gravidanza, allattamento e ai primi giorni di vita.

Il progetto prevede l’utilizzo di tecniche di estrazione con solventi, metodiche cromatografiche e spettroscopiche per la purificazione e caratterizzazione dei composti, seguite da studi biologici su linee cellulari umane. I carrier saranno sviluppati utilizzando materiali biocompatibili e caratterizzati in termini di dimensioni, carica superficiale, efficienza di incapsulamento, cinetica di rilascio e stabilità. Gli studi in vivo saranno condotti su un modello animale fisiologicamente rilevante per l’uomo, il suino, monitorando parametri biochimici, molecolari e metabolici.

Attraverso un approccio integrato che combina analisi chimiche avanzate, modelli in vitro e in vivo, sistemi di delivery innovativi e tecniche omiche (metabolomica, lipidomica, proteomica), il progetto mira a colmare importanti lacune conoscitive e a contribuire allo sviluppo sostenibile di integratori alimentari di origine naturale, valorizzando anche i residui agroalimentari e approfondendo i meccanismi biologici alla base dei benefici per la salute umana.

Il Work Package 1, attivo per tutta la durata del progetto, è dedicato alla gestione e al coordinamento ed è affidato all’Università degli Studi del Sannio. Questo WP assicura la supervisione amministrativa, finanziaria e scientifica del progetto, il monitoraggio dell’avanzamento delle attività rispetto a milestone e deliverable, la preparazione dei report periodici e l’organizzazione degli incontri tecnici. Un ruolo centrale è svolto anche dalla gestione dei rischi, attraverso l’identificazione preventiva delle criticità di tipo tecnico, temporale o finanziario e la definizione di strategie di mitigazione. Parallelamente, viene favorita la circolazione interna delle informazioni e delle competenze tra i partner, tramite riunioni periodiche e momenti di confronto anche con esperti esterni.

Il Work Package 2 si concentra sulla standardizzazione dei processi di estrazione e sulla caratterizzazione chimico-fisica degli estratti di frutta a guscio ed è coordinato dal Consorzio Sanniotech. In questa fase vengono definite procedure operative standard per garantire la riproducibilità e l’efficienza dei processi di estrazione su scala di laboratorio. Successivamente, gli estratti ottenuti vengono sottoposti a un’approfondita caratterizzazione analitica mediante tecniche avanzate di cromatografia e spettrometria di massa, al fine di identificare e quantificare con precisione le molecole bioattive presenti, ottimizzando al contempo le condizioni di separazione e analisi.

Il Work Package 3, guidato da Genus Biotech, è dedicato alla valutazione in vitro dell’attività biologica dei composti bioattivi isolati. Attraverso l’impiego di diverse linee cellulari umane, incluse cellule del sistema immunitario e modelli cellulari dell’apparato gastrointestinale, vengono valutati gli effetti citotossici, antinfiammatori e antiossidanti delle molecole estratte. Le attività includono saggi di vitalità cellulare, test antiossidanti e analisi dei meccanismi molecolari coinvolti, con l’obiettivo di chiarire le vie metaboliche e i pathway di segnalazione responsabili degli effetti osservati.

Il Work Package 4, coordinato dal Consorzio Sanniotech, è focalizzato sullo sviluppo di sistemi di veicolazione basati su nanocarrier per migliorare la stabilità, la biodisponibilità e il rilascio controllato dei composti bioattivi. In questa fase vengono progettate e sintetizzate formulazioni polimeriche o liposomiali ottimizzate, che vengono caratterizzate dal punto di vista chimico-fisico, morfologico e funzionale. Le formulazioni più promettenti vengono selezionate sulla base della loro stabilità, dell’efficienza di incapsulamento e delle cinetiche di rilascio, studiate in condizioni controllate.

Il Work Package 5 riguarda la valutazione in vivo ed è affidato all’Università degli Studi del Sannio. Lo studio viene condotto su un modello animale fisiologicamente rilevante per l’uomo, il suino, con particolare attenzione agli effetti della supplementazione alimentare con nanocarrier caricati con molecole bioattive derivate dalle noci durante la gravidanza e l’allattamento. L’impatto dell’intervento nutrizionale viene valutato attraverso un’ampia gamma di analisi che includono parametri di crescita, profili biochimici, stato ossidativo, risposta immunitaria, composizione del colostro e del latte, nonché lo studio del microbiota intestinale. L’approccio integrato consente di analizzare sia gli effetti sistemici sia quelli a livello materno-fetale e neonatale.

Infine, il Work Package 6, coordinato da Genus Biotech, è dedicato alle attività di disseminazione e comunicazione. Questo WP mira a garantire un’elevata visibilità e un impatto significativo dei risultati del progetto attraverso la diffusione delle informazioni al pubblico, alla comunità scientifica e agli stakeholder di riferimento. In questo contesto, il sito web del progetto e altri strumenti di comunicazione svolgeranno un ruolo centrale nella condivisione dei risultati e nel rafforzamento delle collaborazioni scientifiche.

Il progetto ha seguito un approccio integrato e interdisciplinare, combinando attività chimiche, biologiche e tecnologiche lungo l’intero ciclo di sviluppo. La produzione e la caratterizzazione chimico-fisica degli estratti standardizzati hanno fornito una base solida per le successive valutazioni biologiche e per lo sviluppo dei sistemi di somministrazione. I test biologici, comprendenti saggi di citotossicità, attività antiossidante e antiinfiammatoria, hanno confermato la corrispondenza tra le proprietà chimiche degli estratti e le risposte cellulari, fornendo dati affidabili per la progettazione dei nanocarrier.

Le formulazioni di nanocarrier sono state sviluppate e validate mediante prove di sintesi, analisi di stabilità e caratterizzazione finale, dimostrando l’idoneità dei sistemi per le fasi sperimentali in vivo. Queste attività sperimentali sono attualmente in corso e proseguiranno nei mesi successivi, garantendo continuità e affidabilità dei risultati grazie al contributo dei partner.

Nel complesso, il progetto ha permesso di integrare competenze chimiche, biologiche e tecnologiche, consolidando risultati scientifici e metodologici rilevanti. L’interconnessione tra le diverse attività ha assicurato coerenza tra dati chimico-fisici, risposte biologiche e prestazioni dei sistemi sviluppati, fornendo una base solida per applicazioni future e ulteriori sviluppi scientifici.