Desenvolvimento de um Sistema Semi-Sólido Contendo Fitocompostos Captadores de Espécies Reactivas

Abstract

O fotoenvelhecimento, as dermatoses e o cancro da pele são alguns dos efeitos associados à geração de espécies reactivas no tecido cutâneo. A exposição à radiação solar é um dos mais importantes factores que conduz ao stress oxidativo cutâneo, com repercussões nos parâmetros bioquímicos, funcionais e estruturais da pele. O uso de protectores solares constitui a mais relevante estratégia de prevenção dos efeitos agressivos da exposição ao sol. No entanto, vários protectores podem sofrer fotodegradação e conduzirem eles próprios à formação de espécies reactivas de oxigénio (ROS) e de azoto (RNS), resultando numa prevenção ineficaz do stress oxidativo cutâneo. Deste modo, o uso de antioxidantes administrados por via cutânea ou oral prefigura-se como uma possível estratégia de minimização da formação de ROS e de RNS induzida pela exposição solar.

Os objectivos da presente tese foram a obtenção e optimização de extractos vegetais (a partir de plantas da flora portuguesa) com actividade antioxidante, bem como o desenvolvimento galénico e caracterização de uma preparação de aplicação cutânea que constitua uma base adequada à incorporação do extracto seleccionado.

A flora portuguesa compreende inúmeras espécies vegetais em cuja composição foram identificados diferentes compostos fenólicos, amplamente reconhecidos como antioxidantes. No presente trabalho, foram seleccionadas nove plantas, maioritariamente árvores de fruto (Juglans regia, Eucalyptus globulus, Castanea sativa, Quercus robur, Olea europaea, Ficus carica Prunus persica, Prunus avium, Hypericum androsaemum), com vista à obtenção de extractos com actividade antioxidante. O método extractivo foi optimizado no que respeita ao solvente (sendo utilizados solventes de baixa toxicidade cutânea) e tempo de extracção, número de etapas extractivas e temperatura. Foi estabelecido um método extractivo comum conduzido a 40 ºC que consistiu em cinco etapas, cada uma com a duração de 10 min. Os extractos que exibiram maior actividade antioxidante (IC₅₀ no ensaio de avaliação do efeito captador do radical DPPH inferior a 50 µg/ml) e teores de compostos fenólicos mais elevados (superiores a 150 EAG mg/g de liofilizado, avaliados com o método de Folin Ciocalteu) foram os extractos hidroalcoólicos de J. regia (EtOH 40º),C. sativa (EtOH 70º), Q. robur (EtOH 40º) e H. androsaemum (EtOH 40º) e o extracto aquoso de E. globulus. A caracterização da actividade antioxidante foi efectuada com o estudo do efeito captador de diferentes ROS e RNS associadas ao stress oxidativo cutâneo, nomeadamente as espécies HO• , O₂ •- , H₂O₂,¹O_2, ROO• , NO• e ONOO- . Os extractos de C. sativa e Q. robur exibiram actividade captadora para a totalidade das espécies reactivas estudadas e comparativamente aos outros extractos apresentaram uma actividade mais elevada, sendo por isso considerados os mais promissores candidatos a antioxidantes de uso cutâneo. Ambos os extractos apresentaram ausência de efeito irritante cutâneo após aplicação única sob oclusão (5 % m/V) em voluntários humanos. Nestes extractos foram identificados e quantificados diferentes ácidos fenólicos e flavonóides, os quais poderão ser responsáveis pela actividade antioxidante demonstrada. Os dois extractos exibiram efeito quelante de ferro, ião metálico que contribui para a geração de ROS. O extracto seleccionado para incorporação num sistema semi-sólido foi o extracto hidroalcoólico (EtOH 70º) de folhas de C. sativa, devido ao seu maior efeito quelante de ferro e a uma mais completa caracterização da composição fenólica.

Alternate abstract:

The skin represents a major target of oxidative stress since it is continuously exposed to external oxidant aggressions, such as solar radiation. This oxidative damage could be an initiator in the pathogenesis of photoaging, dermatoses and skin cancer.

Sunscreen use constitutes the major approach to prevent the deleterious effects of solar radiation on skin. However, some sunscreens are known to undergo photodegradation processes and induce generation of reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) providing an incomplete protection against solar-mediated oxidative stress. In this regard, topical application of antioxidants, such as polyphenols may be a successful strategy for diminishing solar radiation-mediated oxidative damage in skin.

The aims of this dissertation were to obtain and optimize an extract with antioxidant activity prepared from plants of the Portuguese flora and to develop and characterize a formulation for application on the skin which incorporates the plant extract.

Several plants from the portuguese flora were selected (Juglans regia, Eucalyptus globulus, Castanea sativa, Quercus robur, Olea europaea, Prunus persica, Prunus avium, Hypericum androsaemum) in order to obtain an antioxidant extract, using solvents with low skin toxicity. The extraction method was optimized with respect to solvent, extraction time and temperature, and number of extraction steps, and a method with five extraction steps (each taking 10 min), performed at 40 ºC was selected. The extracts that exhibited the higher antioxidant activity (IC₅₀ on the DPPH scavenging activity assay lower than 50 µg/ml) and higher total phenolics content (higher than 150 EAG mg /g lyophilized extract, evaluated with Folin Ciocalteu method) were the hydroalcoholic extracts of J. regia (EtOH 40º); C. sativa (EtOH 70º), Q. robur (EtOH 40º) and H. androsaemum (EtOH 40º) and the water extract of E. globulus. Comprehensive characterization of the antioxidant activity against several ROS and RNS that have been implicated in solar-mediated oxidative stress (namely HO• , O₂ •- , H₂O₂,¹O_2, ROO• NO• and ONOO- ) was carried out for the most active extracts. The overall results led to the selection ofC. sativa and Q. robur extracts as the most promising candidates as topical antioxidants. Both extracts showed absence of cutaneous irritancy potential in human volunteers. C. sativahydroalcoholic (EtOH 70º) leaf extract was the chosen extract due to its higher iron chelating ability and better characterization of its phenolic composition. Pre-formulation studies concluded that the pH and the solvent influenced the functional stability of the extract. A semisolid formulation was developed considering the requisites of functional and physical stability as well as microbiological quality. The developed semisolid formulation corresponded to a Carbopol© hydroglyceric gel with a lipophilic phase incorporated, including a preservative, a base and a pigment, and being surfactant-free. It exhibited good physical, functional and microbiological stability after storage over a period of 6 months at 20 ºC.

The formulation exhibited a moisturizing effect in vivoafter single application, which is beneficial to counteract the dehydrating effect of solar exposure and to improve cosmetic acceptability,