ANEXO 1: NOTAS CONCEPTUALES

UNIVERSIDAD ESTATAL DE MILAGRODEPARTAMENTO DE INVESTIGACIÓN

FORMATO PARA LA PRESENTACIÓN DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 2016

Fecha de Presentación: _________________________

Instrucciones:

La presente plantilla e instrucciones para la presentación de proyectos de investigación están basadas en el modelo de Notas Conceptuales que utiliza la Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT).

El proyecto debe ser escrito de manera que el lector sea capaz de evaluar los siguientes aspectos: 1) el mérito de la investigación, 2) la contribución más relevante para la sociedad y para el Plan Nacional del Buen Vivir.

El proyecto debe ser concreto, y vincular claramente los resultados esperados con los presupuestos y con los cronogramas establecidos. El documento debe especificar los resultados que se esperan obtener dentro de la investigación.

La estructura del Proyecto (Secciones “E”- “O”) tiene un límite de 5 páginas y debe cumplir con las siguientes características: letra tipo Times New Roman de 12 puntos, espacio simple, manteniendo un margen de 2,5 cm a cada lado. Si alguna de las tablas del formulario requiere más filas, puede crearlas, sin embargo, deben tomarse en cuenta los límites de texto que puede ingresar en algunas secciones del formulario.

Aquellos proyectos que no cumplan con estas instrucciones, tengan alguna sección en blanco, no dispongan de las firmas correspondientes o no incluyan los anexos requeridos, no serán revisados. Por favor tener en cuenta: usted tiene la potestad de decidir el espacio que utilizará en cada una de las secciones (debe ser muy concreto y breve).

Todos los anexos enviarán en formato pdf por correo electrónico a la Dirección de Investigación de la UNEMI (Direccion_investigacion@unemi.edu.ec) y, una vez aprobada la propuesta, se presentará una copia en físico.

NOTA: La aplicación del Proyecto incluye seis ítems:

1. Carta de presentación del proyecto por parte del Director 2. Lista de Verificación (checklist)3. Anexo 1: Formulario del Proyecto (Solo este anexo se entregará en físico);4. Anexo 2: Presupuesto;5. Anexo 3: Hojas de Vida de todos los investigadores;[6.] Anexo 4: Plantilla del Plan Nacional del Buen Vivir;

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A. DATOS GENERALES

TIPO DE PROYECTOInvestigación científica ☐ Desarrollo Tecnológico ☒

TÍTULO DEL PROYECTODesarrollo de tecnologías de micro-encapsulación a partir de la manteca del cacao para la administración controlada de antioxidantes y otros agentes activos

CONVOCATORIA Especifique el número y año de la convocatoria (ej. Primera 2015)Primera- 2016

ÁREA/S Y LÍNEA/S DE I+D EN LA/S QUE TENDRÁ IMPACTO EL PROGRAMA Y/O PROYECTOIncluir como máximo tres (3) áreas y tres (3) líneas de investigación específicas de acuerdo a la convocatoria

Área(s) Línea(s) de investigación1. Desarrollo y Administración de la Producción

1. Desarrollo de Productos2. Ingrese una línea de investigación específica correspondiente al área seleccionada. 3. Ingrese una línea de investigación específica correspondiente al área seleccionada.

2. Biotecnología 1. Biotecnología2. Ingrese una línea de investigación específica correspondiente al área seleccionada. 3. Ingrese una línea de investigación específica correspondiente al área seleccionada.

3. Ingeniería y procesamiento de alimentos

1. Ingrese una línea de investigación específica correspondiente al área seleccionada. 2. Ingrese una línea de

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investigación específica correspondiente al área seleccionada. 3. Ingrese una línea de investigación específica correspondiente al área seleccionada.

De acuerdo a la convocatoria seleccionada, señale el área en la cual tiene incidencia directa la propuesta:Biotecnología (Bioquímica y medicina)Elija un elemento.

¿La ejecución de programa y/o proyecto requiere de permisos de investigación?SÍ ☐ NO ☒En caso de requerirse permisos, especifique cuáles: (ej. Comité de bioética)

TIEMPO DE EJECUCIÓN DEL PROYECTODuración en meses 12 meses

FINANCIAMIENTO DEL PROGRAMA Y/O PROYECTOMonto total del financiamiento 30.000,00Monto a Financiar por la Universidad Estatal de Milagro

30.000,00

B. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROGRAMA Y/O PROYECTO

COBERTURA DE EJECUCIÓN DEL PROGRAMA Y/O PROYECTO(Seleccione únicamente un tipo de cobertura, debe incluir las zonas de impacto de la propuesta)Nacional ☒Zonas de Planificación

Zona 1 (Carchi, Esmeraldas, Imbabura y Sucumbíos) Zona 2 (Napo, Orellana y Pichincha) Zona 3 (Chimborazo, Cotopaxi, Pastaza y Tungurahua) Zona 4 (Manabí, Sto. Domingo de los Tsáchilas)

☐☐☐☐☐

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Zona 5 (Bolívar, Guayas, Los Ríos y Santa Elena) Zona 6 (Azuay, Cañar y Morona Santiago) Zona 7 (El Oro, Loja y Zamora Chinchipe) Zona 8 (Cantones Guayaquil, Samborondón, Durán) Zona 9 (Distrito Metropolitano de Quito)

☐☐☐☐

Provincial ☐ Especifique las provincias en las que se ejecutará el programa y/o proyecto

Local ☐ Especifique la Provincias y Cantones donde se ejecutará el programa y/o proyecto

C. INSTITUCIÓN/ES PARTICIPANTE/SEn los casos necesarios, incluir como anexo una tabla por cada institución participante.

Universidad Estatal de Milagro (EJECUTORA)

Representante Legal

Ing. Fabricio Guevara Viejó Cédula de Identidad

0917882961

Teléfonos

2715081 ext. 3103

Fax 042715187

Correo Electrónico

HYPERLINK "mailto:rectorado@unemi.edu.ec"rectorado@unemi.edu.ec

DirecciónCdla Universitaria, Km 1 ½ via Km 26, Milagro, Ecuador

Página Web Institucional

WWW.unemi.edu.ec

Órgano Ejecutor Facultad de Ingeniería

Universidad de la Península de Santa Elena

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Representante Legal

Lilian Valencia Cédula de Identidad

Ej. 0400299110

Teléfonos

(04) 2-781732

Fax (04) 2-780019

Correo Electrónico

rectorado@upse.edu.ec

Dirección Avda. principal La Libertad - Santa ElenaPágina Web Institucional

www.upse.edu.ecÓrgano Ejecutor

Instituto de Ciencia y Tecnología (INCYT)

(Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)

Representante Legal

Msc. Sergio Flores Cédula de Identidad

0900680265

Teléfonos

04-2269610

Fax 04-2850747

Correo Electrónico

HYPERLINK "mailto:sflores@espol.edu.ec" \t "_blank"sflores@espol.edu.ec

DirecciónCampus Gustavo Galindo, Km 30,5 Vía Perimetral, Prosperina.

Página Web Institucional

HYPERLINK "http://www.espol.edu.ec/" \t "_blank"www.espol.edu.ec, HYPERLINK "http://www.cibe.espol.edu.ec/" \t "_blank"www.cibe.espol.edu.ec

Órgano EjecutorCentro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador (CIBE-ESPOL)

Es

D. PERSONAL DEL PROGRAMA Y/O PROYECTO

FUNCIÓN CÉDULA NOMBRE ENTIDAD TELÉFONO FIJO, CELULAR

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DE IDENTIDA

D

COMPLETO A LA QUE PERTENE

CE

Y CORREO ELECTRÓNICO

Director del Proyecto

0959500067

José Francisco Álvarez Barreto

(PhD. en Ingeniería Química. Biológica y

de Materiales)

UNEMI 0969413318, jalvarreto@gmail.com

jalvarezb2@unemi.edu.ec

Investigador 10917629933

Luis Buchelli, MsC.UNEMI 0997094621,

lbuchelic@unemi.edu.ec

Investigador 20907694186

Mery Ramírez, MsCUPSE 2786015, 0991567873,

mramirez@upse.edu.ec

Investigador 3045654862 (Pasaporte) Nardy Diez, PhD

Investigador Prometeo

0982674083, nardydiez@gmail.com

Investigador 40906816889 Patricia Manzano,

PhD.ESPOL 042295187, 0985903543,

manzanopatricia@hotmail.com

Investigador 5 Andrés Rigail, PhD.ESPOL

Tesista(s) de post-grado

Tesista(s) de pre-grado

NOTA:- En caso de que no se tenga definido el nombre de la persona que ejercerá la función

propuesta, se deberá dejar los espacios en blanco. - Se deberá presentar los CVs (Anexo 3) de todo el personal enlistado en esta sección. - El personal de apoyo del programa y/o proyecto se incluirá en la presentación de la

propuesta completa.- Todo proyecto deberá contener al menos dos profesores de la UNEMI

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E. RESUMEN DE LA PROPUESTA (máximo 250 palabras)El presente proyecto tiene como objetivo desarrollar un conjunto de tecnologías de fabricación de de microcápsulas, a partir de manteca de cacao, para la administración controlada de antioxidantes y otros agentes activos. Para la fabricación de las micropartículas se propone un proceso de doble emulsión a través de las técnicas de evaporación de solvente. La manteca de cacao será combinada con quitosano en diferentes etapas de preparación con la finalidad de: a) estabilizar el fármaco encapsulado y b) mejorar la permeabilidad de las partículas. Albúmina de suero bovino y antioxidantes de la mazorca de cacao serán encapsulados como fármacos modelos. Por tratarse de un proyecto de desarrollo tecnológico, se establecerán nexos con empresas farmacéuticas para evaluar las posibilidades de adaptación de los protocolos de fabricación a productos de interés. De esta manera, se contribuiría a la consecución del Objetivo 11 del Plan Nacional del Buen Vivir 2013-2017, que aborda el impulso de la industria química, farmacéutica y alimentaria. Además de las potencialidades en la industria farmacéutica, es posible que también exista interés para el empleo de las micropartículas en otros sectores industriales, tal como el de productos de limpieza y elaboración de productos de cuidado personal, para los cuales también se podrá extrapolar las tecnologías planteadas.

F. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN (GENERAL Y ESPECÍFICOS) Objetivo General: Desarrollar tecnologías de micro-encapsulación para la administración controlada de antioxidantes y otros fármacos de interés en la industria farmacéutica Ecuatoriana a partir de la manteca del cacaoObjetivos Específicos:Objetivo 1: fabricar y caracterizar micropartículas de manteca de cacao, sola o en combinación con quitosano, utilizando la técnica de doble emulsión-evaporación de solvente y emulsión por membrana.Objetivo 2: encapsular albumina de suero bovino como fármaco modelo y determinar su perfil de liberación a partir de diferentes formulaciones de micropartículasObjetivo 3: desarrollar formulaciones para la encapsulación de antioxidantes derivados de la mazorca del cacaoObjetivo 4: Diseñar un proceso automatizado de producción de las micropartículas

G. JUSTIFICACIÓN El presente proyecto tiene como objetivo desarrollar tecnologías de administración

controlada de antioxidantes y otros fármacos a partir de manteca de cacao con miras a potenciar la industria farmacéutica y de cuidado personal, en Ecuador. La idea es crear un conjunto de tecnologías que se puedan adaptar al desarrollo de formulaciones para aplicaciones específicas de interés en la industria nacional.

Tradicionalmente, muchos fármacos o agentes activos han sido administrados por vía oral o subcutánea de forma embolada (no encapsulada); estas estrategias de administración poseen varias limitantes como el compromiso de la actividad del fármaco debido a las condiciones fisiológicas, poca especificidad en cuanto al sitio de acción, y la necesidad de dosis repetitivas, lo que resulta resultando en un malestar extra para el paciente, y, por lo tanto, poca conformidad con el tratamiento1-2. Es por esto que, en las últimas décadas, investigadores, tanto en el ámbito académico como en la industria farmacéutica, se han enfocado en el desarrollo de sistemas de administración controlada de los fármacos, con la finalidad de suprimir las limitaciones antes expuestas1-3. Dentro de estas tecnologías se

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encuentran las micropartículas poliméricas. Estas cápsulas, elaboradas principalmente por biopolímeros aprobados por la FDA, como el ácido poliláctico (PLA), poliglicólico (PGA) y copolímeros de estos (PLGA), han sido utilizadas en sistemas utilizados ya disponibles a nivel comercial4-7. Tal es el caso de Risperdal Consta ® para el tratamiento de esquizofrenia y Bydureon ®, aprobado en el 2012 para el tratamiento de Diabetes tipo 2. En ambos casos, como en muchos otros ejemplos, se ha logrado disminuir la periodicidad de administración de los fármacos 8-11. De igual manera, se utilizan las micropartículas para la encapsulación de agentes activos en la industria de cuidado personal (cremas, emulsiones, detergentes, etc.)

A pesar de la eficacia de estos sistemas, el uso de microcápsulas de PLA, PGA y PLGA resulta costoso debido a los elevados precios de los polímeros. Esto se hace aún más relevante en el Ecuador, en donde esta materia prima no es producida y debe ser importada a precios más elevados a los encontrados en países industrializados. Dada esta problemática, a través de este proyecto, se busca la elaboración de sistemas de administración controlada con un desempeño similar o superior a los mencionados, pero con materia prima disponible localmente. En este caso destaca la manteca del cacao (el cual es un rubro agrícola prioritario a nivel nacional), modificadas con quitosano, proveniente del exoesqueleto de camarones. Ambos han sido utilizados en aplicaciones tales como liberación controlada de fármacos, industria biomédica, de cuidado personal, agrícola, petrolera, entre otras 12-14.

H. METODOLOGÍA Objetivo 1: Para la fabricación de las micropartículas se utilizarán dos técnicas:1) Doble emulsión- evaporación de solvente. Como su nombre lo indica esta técnica consiste en la formación de una doble emulsión. Para esto, se hará una emulsión primaria que consiste en una fase acuosa (en la cual estaría disuelto el fármaco) dispersa en una fase orgánica, que no es otra cosa que el agente encapsulante (manteca de cacao) disuelto en un solvente orgánico como el acetonitrilo. Esta primera emulsión se puede lograr a través de la aplicación de ultrasonicación. La segunda emulsión consiste en la dispersión de la emulsión primaria en una fase acuosa que contiene un surfactante, generalmente alcohol polivinílico (PVA), que permitirá la formación de las micropartículas que encapsulen el fármaco. Esta emulsión secundaria, que puede lograrse a través del uso de un mezclador vortex o un homogenizador de tejidos, se deja agitando para permitir la evaporación del solvente orgánico. Luego de esto, las micropartículas son filtradas, lavadas y liofilizadas para su almacenamiento 15-17.

Para la combinación de la manteca de cacao con quitosano, se disolverá, en la fase acuosa de la emulsión primaria o secundaria quitosano lactosado, el cual es soluble a pH fisiológico 20. La elección de la fase acuosa dependerá de la aplicación. Se utilizará quitosano en la emulsión primaria, para fármacos que necesiten mayor protección en condiciones fisiológicas; y se utilizará en la emulsión secundaria para recubrir las micropartículas y proveerles una mayor capacidad de permear ciertos tejidos.

Entre las variables a controlar se encuentran: la concentración del agente encapsulante, la relación de volumen entre la fase acuosa y la orgánica, la intensidad de la fuerza mecánica que se utilizará para la formación de las emulsiones, el tamaño de poro de membrana y la concentración del surfactante. Para esto se hará un diseño experimental. Las partículas serán caracterizadas por su tamaño, morfología, y estabilidad en un fluido simulado al cuerpo, utilizando técnicas como microscopía electrónica y espectrometría. Se elegirán formulaciones estables, con un tamaño de partícula no mayor a 200 µm con un alto grado de homogeneidad.

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Las partículas se caracterizarán por su tamaño, morfología (microscopía electrónica de barrido) y estabilidad en un fluido simulado al cuerpo.

Objetivo 2: La albúmina de suero bovino ha sido utilizada ampliamente en la literatura como fármaco modelo en la formulación de sistemas de liberación controlada 21-23. El fármaco elegido será disuelto en la fase acuosa que se utilizará en la elaboración de la emulsión primaria, y se proseguirá con la elaboración de las micropartículas utilizando las técnicas y formulaciones elegidas en el objetivo 1. Una vez obtenidas las micropartículas liofilizadas, se tomará una masa conocida de estas y se suspenderán en un buffer fosfato salino. La suspensión se incubará, bajo agitación, a 37°C, y se tomarán muestras del sobrenadante periódicamente.

El perfil de liberación de los fármacos se obtendrá analizando las muestras de sobrenadante. En el caso de la albúmina, se determinará la cantidad liberada a través del método de Bradford. De igual manera, la eficiencia de encapsulación se calculará por medio de la determinación de la cantidad de fármaco encapsulado

Objetivo 3: Los antioxidantes presentes en el cacao han demostrado tener beneficios para la salud humana, y estos se encuentran presentes en desechos resultantes del procesamiento del cacao, tal como la mazorca 24-26. En este sentido, se plantea en este proyecto extraer un consorcio de antioxidantes a partir de la mazorca del cacao, utilizando métodos de extracción metanólica y acuosa, previamente establecidos en el Laboratorio de Bioproductos (CIBE- ESPOL). Los antioxidantes serán encapsulados utilizando ambas técnicas de encapsulación, empleando formulaciones identificadas en el objetivo 1. Se determinará la eficiencia de encapsulación y perfil de liberación de los antioxidantes.

Objetivo 4: Se diseñará un sistema de producción masiva de las micropartículas, el cual contemplará las siguientes fases: 1) preparación y disolución de la manteca, 2) unidad de emulsión primaria, 3) unidad de emulsión secundaria, 4) lavado y filtrado, 5) Liofilización

I. PLAN DE TRABAJO

Objetivo Trimestre Entidades Ejecutoras1 2 3 4 5 6 7 8

Compra de materiales y equipos                 UNEMIObj 1                 UNEMI, ESPOL, UPSEObj 2                 UNEMI, ESPOLObj 3                 UNEMI, ESPOLObj 4                 UNEMI, ESPOL, UPSECapacitación de personal                 UNEMI, ESPOL, UPSEPreparación de informes                 UNEMI, ESPOL, UPSE

J. RESULTADOS ESPERADOS - Un conjunto de tecnologías para el desarrollo de micropartículas a partir de la manteca de

cacao

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- Formulaciones de manteca de cacao, sola o combinada con quitosano, con superficies funcionalizables con anticuerpos específicos, con degradación controlada

- Formulaciones para la encapsulación de antioxidantes presentes en la mazorca del cacao- Formulaciones de encapsulación de fármacos modelos con diferentes perfiles de

liberación - Protocolos para la modificación de quitosano con lactosa y con anticuerpos- Publicaciones científicas en revistas de alto impacto, y tesis de tercer y cuarto nivel

desarrolladas- Laboratorios fortalecidos para la investigación en administración controlada de fármacos- Fortalecimiento de las capacidades científico-técnicas de las instituciones involucradas

K. PARTICIPACIÓN DE LAS PARTES INTERESADAS Dado el alto grado de innovación tecnológica del presente proyecto, se propone la involucración de ENFARMA EP y otras empresas farmacéuticas interesadas en incursionar en la administración controlada de fármacos. Además de esto, se propone el involucramiento de la Agencia Nacional de Regulación y Control Sanitario (ARCSA). Las instituciones involucradas en este proyecto (UNEMI, ESPOL, UPSE) llevarán a cabo las actividades especificadas en la tabla del plan de trabajo.

L. MONITOREO Y EVALUACIÓN El monitoreo y evaluación del proyecto se hará a través de reuniones periódicas, y utilizando los indicadores y metas especificados en la siguiente tabla:

Resultados por Objetivos

Actividad Indicador Meta

Micropartículas elaboradas en base a la manteca

Identificación de la fuente de manteca de cacao y recolección de la misma

Número de proveedores 2

Elaboración de las micropartículas

Número de formulaciones 15

Caracterización de las micropartículas

Protocolos de caracterización

3

2. Formulaciones de micro-encapsulación de fármacos modelos

Encapsulación de los fármacos Número de formulaciones 10 Determinación de la eficiencia de encapsulación

Número de cálculos 30

Generación de los perfiles de liberación

Número de perfiles 10

3. Formulaciones de micro-encapsulación de antioxidantes

Extracción de antioxidantes Número de ensayos 5Encapsulación de antioxidantes Número de formulaciones 8Determinación de eficiencia de encapsulación y perfiles de liberación

Número de ensayos 16

3. Micropartículas funcionalizadas superficialmente con anticuerpos

Preparación del conjugado quitosano-anticuerpo

Protocolos de preparación 2

Elaboración de las micropartículas funcionalizadas

Número de formulaciones 5

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Caracterización de las micropartículas funcionalizadas

Protocolos de caracterización

3

M. RIESGOS Y SUPUESTOS 1) Baja permeabilidad de las micropartículas, aún con el recubrimiento del quitosano lactosado.

Mitigación: también podrían hacerse recubrimientos con pectinas provenientes de la cáscara de la mazorca del cacao.

2) Es posible que muchas formulaciones liberen la mayor parte de los fármacos (> 80%) muy rápido, antes de las 6 horas. Mitigación: Para mitigar este presupuesto, se podrá modificar la formulación incorporando otros biomateriales que propicien una liberación más lenta, tal es el caso del ácido poliláctico y el poliglicólico.

3) Imposibilidad para importar anticuerpos para la funcionalización de las microcápsulas. Mitigación: otra posibilidad sería la funcionalización con péptidos de interés terapéutico.

N. DIFUSIÓN DE RESULTADOS Los resultados y logros alcanzados en este proyecto serán difundidos a la comunidad científica nacional e internacional a través de ponencias en congresos y publicaciones en revistas arbitradas e indexadas en el Science Citation Index, ESCOPUS y/o NCBI especializadas en el área. El trabajo será plasmado también en tesis de grado y postgrado, y se divulgarán los alcances del proyecto a los entes gubernamentales como SENESCYT. Dependiendo de las formulaciones obtenidas, podrán gestionarse patentes nacionales e internacionales para la protección de la propiedad intelectual generada.

O. POTENCIAL DE PATENTE O COMERCIALIZACIÓN Por tratarse de un proyecto de desarrollo tecnológico, se establecerán nexos con ENFARMA EP y otras empresas farmacéuticas para evaluar las posibilidades de adaptación de los protocolos de fabricación a productos de interés, encapsulando fármacos para aplicaciones específicas correspondientes a enfermedades de interés prioritario en el país. A partir de esta interacción de podrán diseñar procesos de producción en masa y acordar un plan de acción al respecto, en el cual además se incluya un estudio animal para corroborar la biocompatibilidad de las formulaciones, y hacer las gestiones para ensayos pre-clínicos, esto último bajo la supervisión de ARCSA. Es posible que también exista interés para el empleo de las micropartículas en otros sectores industriales, tal como el de productos de limpiezas y elaboración de productos de cuidado personal, a los cuales también se podrá ofrecer asesoría para la adaptación de las tecnologías desarrolladas. Todos los ingresos producto de este tipo de actividades serán destinados al fortalecimiento, en cuanto a equipamiento e insumos del Centro de Biotecnología de la Universidad Estatal de Milagro (BioUnemi) y laboratorios de las otras instituciones involucradas.

P. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS :1. Brambilla D, Luciani P, Leroux JC. Breakthrough discoveries in drug delivery technologies: the next 30

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23. Tao C, Huang J, Lu Y, Zou H, He X, Chen Y, Zhong Y. Development and characterization of GRGDSPC-modified poly(lactide-co-glycolide acid) porous microspheres incorporated with protein-loaded chitosan microspheres for bone tissue engineering. Colloids Surf B Biointerfaces. 2014 Oct 1;122:439-46

24. Mastroiacovo D, Kwik-Uribe C, Grassi D, Necozione S, Raffaele A, Pistacchio L, Righetti R, Bocale R, Lechiara MC, Marini C, Ferri C, Desideri G. Cocoa flavanol consumption improves cognitive function, blood pressure control, and metabolic profile in elderly subjects: the Cocoa, Cognition, and Aging (CoCoA) Study--a randomized controlled trial. Am J Clin Nutr. 2015 Mar;101(3):538-48.

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26. Latif R. Health benefits of cocoa. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2013 Nov;16(6):669-74.

Fecha de Presentación: 04-09-2015

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