Evaluation of antioxidant, photoprotective and antinociceptive activities of Marcetia macrophylla extract: potential for formulation of sunscreens / Avaliação da atividade antioxidante, photoprotetora e antinociceptiva de Marcetia macrophylla: potencial formulação fotoprotetora

The antioxidant, photoprotective and antinociceptive Marcetia macrophylla active extract was investigated as an active ingredient in a sunscreen cream formulation. Thus, the M. macrophylla extract showed IC50 of 3.43 mg/ml of the antioxidant (DPPH∙ scavenging test) and Sun Protection Factor of 20.25 (SPF/UV-B, at 250 µg/ml) and UV-A of 78.09% (photobleaching trans-resveratrol test). The antinociceptive activity was superior to all standards tested using the in vivo acetic acid-induced writhing test (99.14% at the dose of 200 mg/kg) and the high-performance liquid chromatography coupled with diode array detector and mass spectroscopy multi-stage (HPLC-DAD-MS/MS) enabled the structural characterization of the quercetin-3-O-hexoside, quercetin-3-O-pentoside and quercetin-3-O-desoxihexoside. The pharmaceutical formulation containing the Marcetia macrophylla crude active extract was prepared and the physicochemical tests (organoleptic characteristics, pH analysis and centrifugation), the in vitro UVB (sun protection factor, SPF) and UVA (β-carotene) using the spectroscopic method were investigated. The formulation showed satisfactory results concerning the physicochemical parameters evaluated and active against the UV test. Thus, M. macrophylla showed biological activities with potential use in pharmaceutical preparations.

O extrato bruto de Marcetia macrophylla mostrou atividade antioxidante, fotoprotetora e antinociceptiva, sendo em seguida investigado como ingrediente ativo em uma formulação fotoprotetora. Assim, o extrato de M. macrophylla apresentou atividade antioxidante com IC50 de 3,43 mg/mL (teste de sequestro do DPPH∙) e Fator de Proteção Solar de 20,25 (FPS/UV-B, 250 µg/mL) e UV-A de 78,09% (teste de fotobranqueamento do trans-resveratrol). A atividade antinociceptiva usando o teste in vivo de contorções abdominais induzidas por ácido acético foi superior a todos os padrões testados (99,14% na dose de 200 mg/Kg). A análise por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a detector de fotodiodos e espectroscopia de massas multi-estágio (CLAE-DAD-EM/EM) possibilitou a caracterização dos flavonoides quercetina-3-O-hexosídeo, quercetina-3-O-pentosídeo e quercetina-3-O-desoxihexosídeo. A formulação farmacêutica contendo o extrato ativo bruto de Marcetia macrophylla foi preparada e os testes físico-químicos (características organolépticas, análise de pH e centrifugação), o UVB in vitro (fator de proteção solar, FPS) e UVA (β-caroteno) foram investigados. A formulação apresentou resultados satisfatórios frente aos parâmetros físico-químicos avaliados e ativos contra UV. Assim, M. macrophylla apresentou atividades biológicas com potencial uso em preparações fitofarmacêuticas.

Modelagem Molecular (TD-DFT) aplicada na predição do fator de proteção solar de compostos naturais / Molecular Modeling (TD-DFT) applied to predict the sun protection factor of natural compounds

Na área da saúde pública, as doenças provocadas pela radiação solar têm ganho grande destaque, por serem cada vez mais comuns. Dentre as principais formas de prevenção a utilização de filtros solares são as mais comuns e de fácil acesso. Os filtros utilizados atuam por sua capacidade de refletir, absorver ou dispersar os raios solares ultravioletas (UV). A aplicação de métodos teóricos tornou-se indispensável no auxílio do planejamento de novos compostos com função terapêutica, em estudos de suas diferentes propriedades, buscando gerar, manipular e analisar representações realistas de estruturas moleculares obtidas a partir de cálculos de propriedades físico-químicas por meio da química computacional. Neste estudo, foram selecionados compostos naturais de origem vegetal (3-O-metilquercetina, ácido gálico, aloína, catequina, quercetina e resveratrol), os quais são descritos com propriedades fotoprotetoras, para os quais se aplicou métodos computacionais para predição dos espectros de absorção, por meio do método TD-DFT (Teoria funcional da densidade dependente do tempo). Foram avaliadas as principais transições eletrônicas dos compostos estudados e se as diferenças de energia HOMO e LUMO para os compostos que absorvem na faixa UV compreendem na UVA (320400 nm, 3.103.87 eV), UVB (290320 nm, 3.874.27 eV) ou na UVC (100290 nm, 4.2712.4 eV). Realizou-se a validação experimental para o método aplicado para o EMC, quercetina e resveratrol, demonstrando a eficácia. Após os estudos realizados concluímos que o resveratrol, teoricamente é um ótimo candidato a fotoprotetor. O estudo ofereceu informações relevantes sobre o poder de predição in silico para fotoprotetores, e se utilizado pode contribuir diminuindo de tempo e custos em pesquisas para desenvolver fármacos

In the area of public health, diseases caused by solar radiation have gained great prominence, as they are increasingly common. Among the main ways to prevent the use of sunscreens are the most common and easily accessible. The filters used act by their ability to reflect, absorb or scatter the sun's ultraviolet (UV) rays. The application of theoretical methods has become indispensable in helping to plan new compounds with therapeutic function, in studies of their different properties, seeking to generate, manipulate and analyze realistic representations of molecular structures obtained from calculations of physicochemical properties through computational chemistry. In this study, natural compounds of plant origin (3-O-methylquercetin, gallic acid, aloin, catechin, quercetin, and resveratrol) were selected, which are described with photoprotective properties, for which computational methods were applied to predict the absorption spectra, using the TD-DFT (Time-Dependent Density Functional Theory) method. The main electronic transitions of the studied compounds were evaluated and whether the differences in HOMO and LUMO energy for compounds that absorb in the UV range comprise UVA (320400 nm, 3.103.87 eV), UVB (290 320 nm, 3.87 4.27 eV) or UVC (100290 nm, 4.2712.4 eV). Experimental validation was carried out for the method applied for CME, quercetin, and resveratrol, demonstrating its effectiveness. After the studies carried out, we concluded that resveratrol, theoretically, is an excellent candidate for sunscreen. The study provided relevant information about the in silico predictive power for photoprotectors, and if used, it can contribute to reducing time and costs in research to develop drugs

Antilipoperoxidative and anti-inflammatory efficacy of multifunctional sunscreens containing ferulic acid

Unprotected chronic exposure to ultraviolet radiation generates many harmful effects to human skin and UV filters are essential to health, however, traditional sunscreens do not provide enough protection against cutaneous oxidative stress, a process amplified by UV radiation. Therefore, is been proposed the development of multifunctional photoprotective formulations, acting in the absorption/reflection of UV radiation and assisting in cutaneous homeostasis. In the present study, ferulic acid is used in conjunction with two sunscreens, bemotrizinol and ethylhexyl triazone, for the determination of biosafety and efficacy methods, using techniques that better elucidate the effects of ferulic acid. Skin permeation assays were performed by applying a formulation containing the three substances in the stratum corneum of volunteers, which were removed by the tape stripping method (ex vivo) with follow quantification by high performance liquid chromatography (HPLC). The test was able to evaluate the penetration depth of the substances, characterizing them. In addition, the simultaneous quantification of the three substances was performed by a single and fast method, facilitating their analysis and improving the technique. Also, TBARS (thiobarbituric acid reactive substances) assays were performed in stratum corneum removed by tape stripping (ex vivo), evaluating the potential of cutaneous lipid peroxidation, with or without ferulic acid. To date, it is the first time that TBARS method is used to characterize the stratum corneum (ex vivo) and quantified by HPLC. The protocol developed may aid in the efficacy of antioxidant agents in studies aimed at elucidating the level of lipid peroxidation caused by drugs and cosmetics, and even in carrying out baseline studies characterizing different ethnicities and genders. As last, an anti-inflammatory in vivo assay with Laser Doppler flowmetry equipment was used to compare the sunscreen formulation with or without ferulic acid. Data indicated that the antioxidant reduced the angular coefficient of the perfusion units, mitigating the inflammatory effects. Furthermore, a significant difference was found between the genders, suggesting a more pronounced inflammatory reaction in women. Ferulic acid proved to be a valuable resource, besides being safe and raise the SPF of sunscreens, it also mitigates the effects of inflammation

A exposição crônica desprotegida à radiação ultravioleta (UV) contribui para o desenvolvimento de câncer de pele e os filtros solares são relevantes para evitar tais efeitos prejudiciais, porém, os protetores solares tradicionais não geram proteção suficiente contra o estresse oxidativo cutâneo. Logo, espera-se o desenvolvimento de formulações fotoprotetoras multifuncionais, atuando não somente na absorção e/ou reflexão da radiação UV, mas, também, auxiliando na homeostase cutânea, com presença de agentes antioxidantes. No presente estudo foi utilizado o ácido ferúlico conjuntamente com dois filtros solares, o bemotrizinol e a triazona de octila, para determinação de métodos de segurança e eficácia, utilizando técnicas que melhor elucidem e comprovem os efeitos do ácido ferúlico. Foram realizados ensaios de permeação cutânea pela aplicação tópica de formulação contendo as três substâncias em voluntários, sendo o estrato córneo retirado pelo método de tape stripping (ex vivo) com subsequente quantificação por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O ensaio pôde avaliar a profundidade de penetração das substâncias, caracterizando-as. Ademais, a quantificação simultânea das três substâncias foi efetuada por método único e rápido, facilitando análise com aprimoramento da técnica. Em adição, foi realizado ensaios de TBARS (substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico) em estrato córneo removido por tape stripping (ex vivo), para avaliar o potencial de peroxidação lipídica cutânea, contendo ou não o ácido ferúlico. Até o presente momento, é a primeira vez que o método TBARS é utilizado para caracterização do estrato córneo (ex vivo) e quantificada por CLAE. O protocolo desenvolvido pode auxiliar na eficácia de agentes antioxidantes, em estudos que visam elucidar o nível de peroxidação lipídica causada por medicamentos e cosméticos e, até mesmo, na realização de estudos de base, caracterizando etnias e gêneros. Ademais, um ensaio anti-inflamatório in vivo com equipamento de fluxometria Laser Doppler foi utilizado para comparar a formulação fotoprotetora com ou sem ácido ferúlico. Os dados indicaram que o antioxidante reduziu o coeficiente angular das unidades de perfusão, mitigando os efeitos inflamatórios. Ainda, foi identificada diferença entre os gêneros, sugerindo reação inflamatória mais pronunciada em mulheres. O ácido ferúlico provou ser um recurso valioso, além de ser seguro e elevar o FPS dos fotoprotetores, também atenuando os efeitos da inflamação

Development of a Phytocosmetic Enriched with Pequi (Caryocar brasiliense Cambess) Oil

Abstract The pulp oil of Caryocar brasiliense Camb., better known as pequi, is used in the typical cuisine of the Brazilian Cerrado region. It is also used in folk medicine to combat several types of disease of the respiratory system and skin. However, since its exploration is purely extractive, the exhaustion of this plant is already foreseen. Thus, in order to establish the sustainable use of pequi and contribute to its maintenance, this study aimed to develop a phytocosmetic with antioxidant and photoprotective properties using the oil of this fruit. Initially, the cytotoxicity of the oil was evaluated in order to establish the safety of its use and its fatty acid composition. Then, from the cream enriched with the oil, it was evaluated the antioxidant and photoprotector potentials, quantified the total phenolic content and examined the quality of the formulation. Pequi oil showed high percentages of palmitic (52.11%) and oleic (44.57%) fatty acids and absence of cytotoxicity. The analysis of the cream revealed 168.8 mg of total phenols in gallic acid equivalent per 100 g of oil. The evaluation of antioxidant activity showed an EC50 of 2.921 mg/mL and a capacity of inhibiting the lipoperoxidation process higher than 100%. The obtained sun protection factor was 11.40 at the concentration of 6.25 mg/mL. The quality tests revealed small disturbances in the cream stability that can be solved by further research and improvement of the formulation. The pequi oil can be converted into a phytocosmetic of great commercial value.

Photoprotection / photostabilizer potential in a quercetin sunscreens: determination of physical-chemical, safety and efficacy properties / Potencial fotoprotetor / fotoestabilizador de filtros solares associados à quercetina: ensaios físico-químicos e pré-clínicos

Ultraviolet radiation (UV) is related to the development of skin cancer and photoaging, also produces free radicals or reactive oxygen species (ROS) that cause premature aging. Therefore, sunscreens with extended UV protection capacity have been studied associated with antioxidant compounds. Different components can be incorporated with the purpose of improving, the photoprotection efficiency, as well as other cosmetic attributes, creating a multifunctional product. Among the compounds, there are some to be used from natural origin that are excellent, because it reduces the side effects and toxicity. Flavonoids are good examples of natural agents, because have demonstrated photoprotective antioxidant action in food and it is also promising for topical use. The aim of this work is to develop photoprotective formulations with quercetin, evaluating potential photoprotective and antioxidant of each formulation through tests already established and described in the literature, with emphasis on in vitro testing of potential photoprotective, antioxidant and security (het-cam); ex vivo antioxidant potential (tape-stripping). The results show us the photoprotective and antioxidant capacity of quercetin and the ideal concentration for this potential, thereby contributing to the synthesis of new molecules and development of new products, concerning stable, safe and effective exposure to solar UV radiation, preventing new incidences of skin cancer and reduction of photoaging

A radiação ultravioleta (UV) está relacionada ao desenvolvimento de câncer de pele e fotoenvelhecimento, também produz radicais livres ou espécies reativas de oxigênio (EROs) que causam o envelhecimento precoce. Portanto, protetores solares com capacidade de proteção UV amplo espectro foram estudados associados a compostos antioxidantes. Diferentes componentes podem ser incorporados com o objetivo de melhorar a eficiência da fotoproteção, assim como outros atributos cosméticos criando um produto multifuncional. Entre os compostos a serem utilizados, de origem natural são excelentes, pois reduzem os efeitos colaterais e a toxicidade. Os flavonóides são bons exemplos de agentes naturais, porque demonstraram ação antioxidante fotoprotetora nos alimentos e também são promissores para uso tópico. O objetivo deste trabalho é desenvolver formulações fotoprotetoras com quercetina, avaliando potenciais fotoprotetores e antioxidantes de cada formulação através de testes já estabelecidos e descritos na literatura com ênfase em ensaios in vitro de potenciais fotoprotetores, antioxidantes e de segurança (het-cam); potencial antioxidante ex vivo (tape-stripping). Os resultados nos mostram a capacidade fotoprotetora e antioxidante da quercetina e a concentração ideal para este potencial, contribuindo para a síntese de novas moléculas e desenvolvimento de novos produtos estáveis, seguros e eficazes em relação à exposição à radiação solar UV, prevenindo novas incidências de câncer de pele e redução do fotoenvelhecimento

Avaliação ex vivo da inibição da peroxidação lipídica do estrato córneo promovida por filtros UVB / Ex vivo evaluation of the inhibition of lipid peroxidation of the stratum corneum promoted by UVB filters

O aumento da incidência do câncer de pele está associado à maior exposição à luz solar e a adoção de ações de proteção ao Sol é uma estratégia para minimizar os níveis cumulativos de danos à pele. Os raios ultravioletas (UV), ao alcançarem o tecido cutâneo, podem causar eritema, inflamação, fotoenvelhecimento, formação de rugas e imunossupressão, entre outros, devido à formação de espécies reativas de oxigênio (ERO´s). A formação de ERO´s, como o oxigênio singleto, radical ânion superóxido, peróxido de hidrogênio e radical hidroxil, elevam o risco dos danos foto-oxidativos. O desequilíbrio entre a formação de ERO´s e os mecanismos antioxidantes do organismo desencadeia o estresse oxidativo. Na pele, as ERO´s são as responsáveis pelo dano oxidativo no DNA, proteínas e lipídeos. Identificar e quantificar biomarcadores do estresse oxidativo cutâneo é essencial para a correlação entre os raios UV e seus efeitos. Deve-se isto, em parte, à limitação de métodos para quantificar os parâmetros que são diretamente afetados pela exposição aos raios UV, tais como a peroxidação lipídica. São necessários métodos complementares para avaliação da eficácia de fotoprotetores perante os danos causados por este tipo de estresse. Esta pesquisa projeto compreendeu a avaliação ex vivo da eficácia de filtros solares UVB por meio da quantificação da peroxidação lipídica proveniente do estrato córneo removido por tape stripping. Foram preparados sistemas emulsionados do tipo O/A com os filtros octocrileno, metoxicinamato de octila e salicilato de octila. A caracterização funcional da eficácia fotoprotetora in vitro demonstrou que o filtro octocrileno manteve-se estável, mesmo após exposição solar artificial. Os filtros octocrileno (10% p/p), metoxicinamato de octila (10% p/p) e salicilato de octila (5% p/p) alcançaram, após irradiância, respectivamente, os valores de FPS 5,7 ± 2,1; 4,7 ± 1,5 e 1,0± 0,0. As formulações foram utilizadas na avaliação da eficácia fotoprotetora ex vivo. O método por CLAE, para quantificação da peroxidação lipídica no estrato córneo, possuiu linearidade e demonstrou exatidão e precisão satisfatórias. O estresse pela radiação UV desencadeou a peroxidação lipídica no estrato córneo. Em função do protocolo aplicado, não houve diferenças entre as amostras. A eficácia, com relação à inibição da peroxidação lipídica, foi similar em todas as amostras

The increasing of incidence of skin cancer is associated with greater exposure to sunlight and the adoption of sun protection actions is a strategy to minimize cumulative levels of skin damage. Ultraviolet (UV) rays, when they reach the cutaneous tissue, can cause erythema, inflammation, photoaging, wrinkling and immunosuppression, among other things, due to the formation of reactive oxygen species (ROS). The formation of ROS, such as singlet oxygen, superoxide anion radical, hydrogen peroxide and hydroxyl radical, raise the risk of photooxidative damage. The variation between the formation of ROS and the antioxidant mechanisms of the organism triggers oxidative stress. In the skin, ROS are responsible for oxidative damage in DNA, proteins and lipids. Identifying and quantifying biomarkers of cutaneous oxidative stress is essential for the correlation between UV rays and their effects. This is partially due to the limitation of methods for quantifying parameters that are directly affected by exposure to UV rays, such as lipid peroxidation. Complementary methods are needed to evaluate the effectiveness of photoprotectors because of the damage caused by this type of stress. This research project had the ex vivo evaluation of the efficacy of UVB sunscreens by quantifying the lipid peroxidation from the stratum corneum removed by tape stripping. Emulsified O/A type systems were prepared with the octocrylene, octyl methoxycinnamate and octyl salicylate filters. The functional characterization of photoprotective efficacy in vitro revealed that the octocrylene filter remained stable even after artificial sun exposure. Octocrylene (10% w / w), octyl methoxycinnamate (10% w / w) and octyl salicylate (5% w / w) respectively reached the values of FPS 5.7 ± 2.1; 4.7 ± 1.5 and 1.0 ± 0.0. The formulations were used in the evaluation of ex vivo photoprotective efficacy. The method by HPLC, for quantification of the lipid peroxidation in the stratum corneum, had linearity and demonstrated satisfactory accuracy and precision. UV radiation stress triggered lipid peroxidation in the stratum corneum. Due to the protocol applied, there were no differences between the samples. The efficacy, compared to the inhibition of lipid peroxidation, was similar in all samples

Multifunctional photoprotection: corrective makeup for cutaneous dyschromias

The aim of this study was to develop and evaluate a corrective and photoprotective makeup for patients with dyschromias. An emulsion was prepared and pigment mixtures were incorporated in the formulation, producing five shades of corrective makeup: BEIGE (I, II, III), BRONZE and TAN. The sun protection factor (SPF) and UVA/UVB ratio of the corrective makeup were determined using spectrophotometry with a Labsphere® analyser. The spreadability, occlusivity, stability, and photostability of the photoprotective formulations were also evaluated. For all formulations there was no statistical difference among them (p > 0.05) in terms of spreadability, occlusivity and SPF. They were considered to be photostable under solar radiation, with variations in SPF value and UVA/UVB ratio lower than 20%. The corrective makeup presented average-to-high UVB photoprotection and broad spectrum photoprotection. After 90 days, pH, density and SPF values showed no significant differences among formulations (p>0.05). All corrective makeup presented separation of the pigments, however, they returned to a homogeneous aspect and to the original color shade after shaking. The corrective makeup presented a fine texture, little brightness, and a homogeneous, dry-to-the-touch aspect. This work may benefit patients with dyschromias, improving their quality of life, besides promoting photoprotection and covering the skin blemishes

Avaliação de protetores solares contendo filtros encapsulados/incorporados em matriz de sílica mesoporosa ordenada do tipo SBA-15 / Evaluation of sunscreens containing encapsulated/entrapped UV filters in ordered mesoporous silica type SBA-15

Filtros orgânicos são amplamente utilizados em formulações fotoprotetoras, com habilidade de absorver radiações ultravioleta (UV). Contudo, parte destes compostos possuem limitações, como: fotoinstabilidade, permeação cutânea e fotossensibilização e entre outros. Este trabalho envolveu a síntese de matriz mesoporosa do tipo SBA-15, encapsulação/incorporação de ρ-metoxicinamato de octila (MCO), benzofenona-3 (BZF-3) e avobenzona (AVO) na SBA-15 para aplicação em formulações fotoprotetoras. Fez-se a determinação da eficácia in vitro dos filtros encapsulados/incorporados combinados a ingrediente cosmético; o preparo de bastão fotoprotetor e determinação eficácia estimada; a avaliação do potencial de irritação ocular dos bastões por HET-CAM - Hen's Egg Test - Chorioallantoic Membrane, e a avaliação da permeação/retenção cutânea e perfil de biodistribuição dos filtros. Para a caracterização dos materiais foram empregadas técnicas físico-químicas e analíticas. As medidas de adsorção/dessorção de N2 mostrou que as amostras dos filtros solares encapsulados/incorporados apresentaram diminuição na área superficial e volume de poro (V), indicando que os filtros solares foram encapsulados/incorporados na superfície e nos poros da SBA-15. Os resultados de Espalhamento de raios X a baixo ângulo evidenciaram que os filtros solares não afetaram a estrutura hexagonal da SBA-15. Por TG/DTG e análise elementar foi possível determinar a quantidade de filtros solares na superfície e nos mesoporos da SBA-15. Enquanto, as curvas DSC e DTA revelaram aumento na estabilidade térmica da AVO e BZF-3, quando encapsulados/incorporados. Os resultados da eficácia fotoprotetora in vitro mostraram que a combinação dos três filtros solares encapsulados/incorporados na SBA-15 promoveram aumento de 52% no fator proteção solar (FPS), enquanto que, na formulação fotoprotetora contendo os três filtros encapsulados/incorporados, o aumento foi de 94%. O ensaio de HET-CAM evidenciou que os bastões contendo SBA-15 e os filtros encapsulados/incorporados não foram irritantes. O ensaio de permeação/retenção cutânea mostrou que o processo de encapsulação/incorporação da BZF-3 promoveu diminuição de sua permeação em todos os tempos de exposição. As quantidades permeadas de AVO e MCO ficaram abaixo do limite de quantificação nos tempos 6 e 12 h, no entanto, no tempo de 24 h foi possível quantificá-los. As quantidades dos filtros solares retidas na pele a partir da formulação contendo os filtros solares encapsulados/incorporados na SBA-15 (F4) foram menores (tempos 6 e 12 h) em comparação à formulação contendo os filtros solares não encapsulados (F3). A investigação da biodistribuição dos filtros solares mostrou que a retenção total na pele, como na derme, foi menor na formulação F4 em comparação à F3. O estudo comparativo entre pele suína e a pele humana mostrou que as quantidades de BZF-3 e AVO permeadas e retidas na pele suína foram superiores do que em relação à humana para ambas as formulações (F4 e FR). Pela técnica de biodistribuição, foi possível determinar que os filtros solares oriundos das formulações F3 e referência (FR) apresentaram maior retenção destes compostos na derme do que em outras camadas da pele. Contudo, observou-se que os filtros encapsulados apresentaram taxa reduzida de retenção na derme

Organic Filters are chemical compounds widely used in sunscreens formulations with the ability to absorb ultraviolet radiation (UV). Despite the effectiveness of these compounds in UV radiation protection, disadvantages related to their photo instability, potential skin permeation and photo sensibility pose significant challenges for improving these products. The aim of this work was to synthesize mesoporous matrix SBA-15, encapsulation/entrapping of octyl methoxycinnamate (OMC), benzophenone-3 (BZF-3) and avobenzone (AVO) into SBA-15 for application in photoprotective formulations. It was accessed in vitro photoprotection efficacy and in vitro photostability assay of encapsulated/entrapped UV filters combined with cosmetic ingredient and photoprotective stick formulations; evaluation of the ocular irritation potential of photoprotective stick formulations by in vitro method HET-CAM - Hen's Egg Test - Chorioallantoic Membrane; evaluation the skin permeation/deposition and biodistribution profile of photoprotective stick formulations. The decrease in the surface area and in mesoporous volume (V) observed in the nitrogen adsorption desorption isotherms of encapsulated/entrapped samples indicated that UV filters were efficiently encapsulated/entrapped into SBA-15. Additionally, SAXS results showed that UV filters did not affected the hexagonal structure of the mesoporous material and that these compounds filled the SBA-15 pores. TG/DTG and elemental analysis were efficient tools to confirm the presence and the quantity of UV filters into SBA-15. DTA and DSC curves of encapsulated/entrapped materials showed that the thermal stability of AVO and BZF-3 were increased. On the other hand, DSC curves of encapsulated/entrapped materials demonstrated that thermal stability of OMC was not increase. The in vitro photoprotective efficacy results demonstrated that the combination of the three sunscreens encapsulated/entrapped into SBA-15 increased 52.0% the SPF values, while the stick formulation containing the UV filters encapsulated/entrapped, the increase was 94.0%. Delivery experiments using porcine skin demonstrated that the encapsulation/entrapping process of UV filters resulted the decreased of BZF-3 permeation and deposition in skin (6 and 12 hours). The cutaneous biodistribution profile of UV filters showed that the deposition of these compounds from encapsulated/entrapped stick formulation (F4) was significantly lower than that from UV filters stick formulations (F3) in the total slices of the skin and dermis. The comparative study between porcine skin and human skin demonstrated that the amounts of BZF-3 and AVO permeated and deposited in porcine skin were higher than in human skin for both formulations (F4 and FR - reference formulation). By the biodistribution technique it was possible to determine that the UV filters from the formulations F3 and FR presented higher retention of these compounds in the dermis than in other layers of the skin. On the other hand, it was observed that the encapsulated UV filters presented low retention rate into dermis

Desenvolvimento e otimização de protetores solares empregando os conceitos de qualidade por design (QbD) e tecnologia analí­tica de processos (PAT) / Development and Optimization of sunscreen applying Quality by Design (QbD) and Process Analytical Technology (PAT), 2018. (Master Degree)

Os protetores solares (PS) são os grandes responsáveis pela proteção da pele quando exposta à radiação solar, por isso a importância sanitária de se otimizar o desenvolvimento deste cosmético tipo II e monitorar para que seja eficaz em seu propósito. O principal objetivo deste trabalho é aplicar os conceitos de Qualidade por Design (QbD), ferramentas estatísticas de desenho experimental (DoE - Design of Experiments) e o conceito de tecnologia analítica de processo (PAT - Process Analytical Technology) para desenvolver uma formulação e processo produtivo de um PS de modo a modernizar os processos da indústria cosmética, fazendo as análises durante o processo e eliminando o controle de qualidade final. Trata-se de um sistema de desenvolvimento sistematizado, onde se executa as ferramentas de QbD para avaliar os dados obtidos ao longo da fase experimental. Para a fase experimental, empregou-se o desenho fatorial e desenho do compósito central (CCD - Central Composite Design) como ferramenta estatística, para a execução do planejamento de experimentos (DoE - Design of Experiments). As respostas foram analisadas através da metodologia de superfície resposta (RSM - Response Surface Methodology). Tais ferramentas são fundamentais para a determinação do desenho de concepção (design space), para se obter o PS com as melhores características físico-químicas e de processo dentro do escopo delineado. Para o desenvolvimento da metodologia de análise in line, optou-se pela utilização da espectrometria UV, utilizando-se ferramentas como análise de regressão dos mínimos quadrados (PLS) devido a praticidade em transforma-la em uma ferramenta PAT, para isto, a quimiometria foi empregada para modelar sistemas que são desconhecidos e complexos, como um PS, e trazendo respostas diretas como a aprovação do produto antes de ser embalado, por exemplo. A abordagem apresentada baseia-se na construção da qualidade ao longo do desenvolvimento e otimização de PS e torna possível o monitoramento da qualidade em tempo real

The sunscreens are great responsible for the skin protection when it is exposed to direct sunlight, so it means a great importance of health to optimize the development of type II cosmetic and monitor for it to be effective in its purpose. The objective of this work is to apply the concepts of Quality by Design and statistical tools of experimental design (DoE - Design of experiments), as well as applying the process analytical technology (PAT - Process Analytical Technology) concept for formulation and manufacturing process development of a topical sunscreen being able to modernize the cosmetic industry processing, including real time analyses and eliminating quarantine step, which waits analysis approval performed by the quality assurance, and then release the product for sale. As it is a systematic development, where critical quality attributes and risk assessment were performed to evaluate over obtained data. During experimental phase, the factorial design was used as a statistical tool for design of experiments implementation, and the responses were analyzed by response surface methodology (RSM - Response Surface Methodology). This mapping is critical to determination of the product design (design space), i.e. get sunscreen with the best physical and chemical characteristics and processing within the outlined scope. For in line methodology development, UV spectrometry was opted to be used due to less effort in sample preparation and due to great easiness to turn it into a PAT tool. For this, chemometrics was used, which brings together chemical and statistical elements to obtain three main elements: empirical modeling, multivariate modeling and chemical data, making it able to model systems that are unknown and complex, as a sunscreen, getting direct answers as product release approval before being packed, for example. The presented approach was based on the construction of quality throughout the sunscreen development and optimization making possible the real time quality monitoring

Development of sunscreen products containing passion fruit seed extract

Abstract Application of sunscreen is the most established method of protecting skin from premature aging and photoaging. In this study, the passion fruit seed extract, enriched with biologically beneficial phenolics, was formulated into sun-protective makeup product. The UVB protection of concealer mousse was found have twofold higher sun protection factor (SPF) than the liquid foundation (15.48 ± 1.60 and 5.88 ± 0.30, respectively). The SPF of concealer mousse as well as the liquid foundation containing 0.1% and 0.3% of the passion fruit seed extract were 18.75 ± 0.28, 18.99 ± 0.71 and 9.32 ± 0.88, 9.77 ± 1.37, respectively. Therefore, the concealers with a similar sun-protective efficacy (p>0.05) were included for stability test accordingly. The sun-protective efficacy did not significantly shift (p>0.05) because the 0.1% and 0.3% passion fruit extract concealers had SPF of 18.09 ± 1.48 and 18.60 ± 1.21. The concealers exhibited UVA photoprotection with a boot star rating of 4 and a critical wavelength wider than 370 nm. The safety of 0.1% passion fruit extract concealer mousse was assessed. It did not cause skin irritation when assessed in human volunteers. This sunscreen makeup product provides UVA and UVB protection and is therefore suitable for daily application.

Desenvolvimento, avaliação da segurança e eficácia clínica de sistemas nanoparticulados de gelatina contendo rutina / Development, safety assessment and clinical efficacy of rutin nanoparticulate gelatin systems

A associação de filtros solares a compostos bioativos tem sido estudada com ênfase na última década. Contudo, a solubilidade limitada dos compostos naturais, tais como a rutina, restringe o desenvolvimento de preparações cosméticas seguras, funcionais e estáveis. A proposta deste estudo envolveu a obtenção de nanoestruturas de gelatina (contendo ou não rutina) para aplicação em protetores solares. Os objetivos específicos foram: (1) preparar partículas de gelatina; (2) realizar a caracterização física, físico-química, morfológica, térmica e funcional (in vitro); (3) avaliar a citotoxicidade e a penetração/permeação curtânea in vitro dos sistemas; (4) desenvolver fotoprotetores bioativos de eficácia estimada in vitro; e (5) determinar a segurança e eficácia clínica fotoprotetora das preparações contendo as estruturas proteicas. As nanopartículas apresentaram-se esféricas e com diâmetro médio e índice de polidispersividade variando entre 318,9 ± 6,9 (B-NC) a 442,8 ± 4,9 nm (R-NC) e 0,06 ± 0,03 (B-NC) a 0,12 ± 0,01 (R-NC), respectivamente. Os valores do potencial zeta apresentaram-se entre -28,5 ± 0,9 mV (B-NC) e -26,6 ± 0,5 mV (R-NC). R-NC apresentou eficiência de associação equivalente a 51,8 ± 1,4%. Os ensaios de segurança das nanopartículas evidenciaram perfil citotóxico adequado para aplicação cosmética, bem como, a ausente tendência de penetração/permeação cutânea. Tendo em vista os resultados obtidos in vitro, as nanopartículas contendo rutina apresentaram capacidade antioxidante 74% superior à rutina em seu estado livre e contribuíram para o aumento de 48% do fator de proteção solar (FPS) quando associada à avobenzona (butyl methoxydibenzoylmethane), ao p-metoxicinamato de octila (ethylhexyl methoxycinnamate) e ao octil dimetil PABA (ethylhexyl dimethyl PABA). A avaliação da eficácia clínica das formulações evidenciou a influência da nanopartícula, sem adição do flavonoide, na proteção da pele contra a formação do eritema UV induzido. Por meio da avaliação dos aspectos funcionais, foi possível constatar, in vitro e in vivo, que a adição das nanopartículas em sistemas fotoprotetores influenciou seu perfil de transmitância da radiação UV, bem como, seus efeitos sobre o eritema UV induzido. Os resultados obtidos apresentaram perspectivas de aplicação prática no desenvolvimento de produtos cosméticos fotoprotetores associados a substâncias bioativas, por meio de plataforma nanotecnológica

Especially, in the last decade, the association of chemical filters and bioactive compounds has been studied by several authors. However, the limited solubility of natural compounds, such as rutin restricts the development of safe and stable cosmetic preparations. The aim of this work was the development of gelatin nanoparticles (with or without rutin) as an ingredient in sunscreens. The specific goals were: (1) the development of rutin-loaded gelatin nanoparticles; (2) to perform the physical, physical-chemical, morphological, thermal and functional (in vitro) analysis; (3) to assess the cytotoxicity and skin penetration / permeation in vitro of the nanoparticles; (4) to develop bioactive sunscreens and to perform the in vitro photoprotection efficacy assay; and (5) to evaluate the in vivo sun protection factor (SPF) of the formulations. The nanoparticles were spherical with an average size and polydispersive index between 318.9 ± 6.9 nm (B-NC) at 442.8 nm ± 4.9 (R-NC), and 0.06 ± 0, 03 (B-NC) to 0.12 ± 0.01 (R-NC). The zeta potential values were high and negative, ranging from - 28.5 ± 0.9 mV (B-NC) and -26.6 ± 0.5 mV (R-NC). R-NC entrapment efficient was 51.8 ± 1.4%. The nanoparticle safety assessment showed a cytotoxic profile suitable for cosmetic application, as well as the absent trend of penetration/ permeation of the skin. The in vitro results indicated that the rutin-loaded gelatin nanoparticles increased 74% the antioxidant profile in comparison with free rutin and also increased 48% the SPF (in vitro) when combined with butyl methoxydibenzoylmethane, ethylhexyl methoxycinnamate and ethylhexyl dimethyl PABA. The assessment of the clinical efficacy assays showed the influence of blank nanoparticle in the protection of the skin against UV-induced erythema response. It was established in vitro and in vivo that the addition of gelatin nanoparticles in sunscreens influenced its UV transmittance profile, as well as its anti-erythema effects on the skin. The results have practical application in the development of sunscreen with bioactive ingredients and at the design of an innovative ingredient with a chemopreventive profile

Development of O/W emulsions containing Euterpe oleracea extract and evaluation of photoprotective efficacy

Euterpe oleracea Mart. is a palm tree popularly known as açai, which is primarily found in northern Brazil. The açai's fruits contain anthocyanins, a class of polyphenols to which antioxidant properties have been attributed. The aim of this work was to develop O/W sunscreens emulsions containing açai glycolic extract (AGE) and to evaluate both their physical stability and photoprotective efficacy. Emulsions containing AGE and sunscreens were formulated using different types and concentrations of polymeric surfactant (acrylates/C 10-30 alkyl acrylate crosspolymer and sodium polyacrylate). The influence of two rheology modifiers (polyacrylamide (and) C13-14/isoparaffin (and) Laureth-7 and Carbomer) on the stability was also investigated. Physical stability was evaluated by preliminary and accelerated studies. Emulsions with 1.0% sodium polyacrylate were stable and exhibited non-newtonian pseudoplastic behavior and thixotropy. Photoprotective efficacy was evaluated by in vivo Sun Protection Factor (SPF) and determination of Protection Factor of UVA (PF-UVA). When AGE was added to the sunscreen emulsion, no significant increase in the in vivo SPF value was observed. The emulsion containing AGE showed PF-UVA = 14.97, 1.69 of the SPF/PF-UVA ratio and a critical wavelength value of 378 nm, and may therefore be considered a sunscreen with UVA and UVB protection.

Euterpe oleracea Mart. é uma palmeira popularmente conhecida como açaí, encontrada no norte do Brasil. O fruto do açaí apresenta em sua composição antocianinas, uma classe de polifenóis à qual é atribuída propriedade antioxidante. Os objetivos desse trabalho foram desenvolver emulsões fotoprotetoras O/A contendo extrato glicólico de açaí (AGE), avaliar a estabilidade física e avaliar a eficácia fotoprotetora. Emulsões contendo AGE e filtros solares foram formuladas utilizando diferentes tipos e concentrações de tensoativo polimérico (acrilates/C 10-30 alquil acrilato polímero cruzado e polilacrilato sódico). A influência de dois modificadores reológicos (poliacrilamida (e) C13-14/isoparafina (e) Laureth-7 e Carbomer) na estabilidade foi avaliada. A estabilidade física das emulsões foi avaliada por meio de estudos de estabilidade preliminar e acelerada. Emulsões com 1,0% poliacrilato sódico foram estáveis, exibiram comportamento não-newtoniano pseudoplástico e tixotrópico. A eficácia fotoprotetora foi avaliada pelo teste in vivo de Fator de Proteção Solar (FPS) e pela determinação do Fator de Proteção UVA (FP-UVA). Quando adicionado o AGE na emulsão contendo filtros solares, não se observou aumento significativo no valor do FPS. A emulsão contendo o AGE apresentou FP-UVA=14,97, a razão FPS/FP-UVA = 1,69 e o comprimento de onda crítico igual a 378 nm, podendo ser considerado um protetor solar com proteção UVA e UVB.

Inorganic UV filters

Nowadays, concern over skin cancer has been growing more and more, especially in tropical countries where the incidence of UVA/B radiation is higher. The correct use of sunscreen is the most efficient way to prevent the development of this disease. The ingredients of sunscreen can be organic and/or inorganic sun filters. Inorganic filters present some advantages over organic filters, such as photostability, non-irritability and broad spectrum protection. Nevertheless, inorganic filters have a whitening effect in sunscreen formulations owing to the high refractive index, decreasing their esthetic appeal. Many techniques have been developed to overcome this problem and among them, the use of nanotechnology stands out. The estimated amount of nanomaterial in use must increase from 2000 tons in 2004 to a projected 58000 tons in 2020. In this context, this article aims to analyze critically both the different features of the production of inorganic filters (synthesis routes proposed in recent years) and the permeability, the safety and other characteristics of the new generation of inorganic filters.

A preocupação com o câncer de pele hoje em dia vem crescendo cada vez mais principalmente em países tropicais, onde a incidência da radiação UVA/B é maior. O uso correto de protetores solares é a forma mais eficaz de prevenir o aparecimento desta doença. Os ativos utilizados em protetores solares podem ser filtros orgânicos e inorgânicos. Filtros inorgânicos apresentam muitas vantagens em relação aos orgânicos, tais como fotoestabilidade, ausência de irritabilidade e amplo espectro de proteção. Entretanto, em razão de apresentarem alto índice de refração, os ativos inorgânicos conferem aos protetores solares aparência esbranquiçada, diminuindo sua atratividade estética. Muitas alternativas têm sido desenvolvidas no sentido de resolver este problema e dentre elas pode-se destacar o uso da nanotecnologia. Estima-se que o uso de nanomateriais deve crescer das atuais 2000 para 58000 toneladas até 2020. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo fazer a análise crítica abordando diferentes aspectos envolvidos tanto na obtenção de protetores solares inorgânicos (rotas de sínteses propostas nos últimos anos) quanto na permeabilidade, na segurança e em outros aspectos relacionados à nova geração de filtros solares inorgânicos.

Influence of particle size on appearance and in vitro efficacy of sunscreens

Nanotechnology applies to diverse sectors of science. In cosmetic area, investments have strengthened the idea that nanoproducts provide innumerable benefits to consumers. Extreme exposition to solar light can cause undesirable effects, thus, adding UV filters in cosmetic products are often used as prevention. Ethylhexyl methoxycinnamate and benzophenone-3 are UV filters widely used in sunscreen formulations, this UV filters absorb UVB and UVA radiation, respectively. In this study, sunscreen formulations were developed as nano and macroemulsion, but composed by the same raw material. Nanoemulsion was obtained by phase inversion temperature method (PIT). Physical and functional properties were evaluated by visual analysis, particle size distribution and by diffuse reflectance spectrophotometry. Achieved nanoemulsion showed bluish brightness aspect, less apparent consistency than macroemulsion, stability longer than 48 hours (22.0 ± 2.0 °C) and bimodal particle size distribution with average (mean) sizes around 10 nm (61%) and 4.5 µm (39%). Macroemulsion showed milky aspect, higher consistency than nanoemulsion, instability after 48 hours (22.0 ± 2.0 °C) and bimodal particle size distribution with average (mean) size around 202 nm (9%) and 10.4 µm (91%). Effectiveness profile of sunscreen formulations remained apparently similar, based on achieved results of in vitro SPF, UVA/UVB ratio and critical wavelength assays.

A nanotecnologia se aplica a diversos setores da ciência. Na área de cosméticos, os investimentos têm reforçado a idéia de que nanoprodutos oferecem inúmeros benefícios para os consumidores. A exposição excessiva à luz solar pode causar efeitos indesejáveis, logo, a adição de filtros UV em produtos cosméticos é frequentemente usada como prevenção. O p-metoxicinamato de octila e a benzofenona-3 são filtros UV amplamente utilizados em formulações de protecção solar, que absorvem radiações UVB e UVA, respectivamente. Neste estudo, desenvolveram-se formulações de protetores solares na forma de nano e macroemulsão, mas compostos pelas mesmas matérias-primas. A nanoemulsão foi obtida pelo método da temperatura de inversão de fases (PIT). As propriedades físicas e funcionais foram avaliadas por análise visual, distribuição de tamanho de partículas e por espectrofotometria de reflectância difusa. A nanoemulsão obtida apresentou brilho azulado, menor consistência aparente quando comparada `a macroemulsão, estabilidade superior a 48 horas (22,0 ± 2,0 ° C) e distribuição de tamanhos de partícula bimodal, com média (média) de tamanhos ao redor de 10 nm (61%) e 4,5 µm (39%) . A macroemulsão apresentou aspecto leitoso, maior consistência aaprente do que nanoemulsão, instabilidade após 48 horas (22,0 ± 2,0 ºC) e distribuição de tamanhos de partícula bimodal, com média (média) de tamanhos ao redor de 202 nm (9%) e 10,4 µm (91%). O perfil de eficácia das formulações fotoprotetoras permaneceu aparentemente similar, com base em resultados obtidos por ensaios de FPS in vitro, relação UVA/UVB e comprimento de onda crítico.

El uso adecuado de protectores solares en Costa Rica / Sunscreens in Costa Rica

Costa Rica es un país tropical con una alta exposición solar y una gran cantidad de su población tiene piel blanca. El tumor maligno más frecuente en ambos sexos es el cáncer de piel esto es muy probable que sea causado por una exposición solar de sus habitantes desde muy temprana edad. Otra alteración en piel producida por la exposición solar es el fotoenvejecimiento el cual es causa frecuente de consulta cosmetológica. Se explican algunos factores relacionados con la fotobiología de la exposición a la radiación ultravioleta y se analizan algunas sustancias químicas que actúan como filtros, desviadores, reflectores o bloqueadores que son utilizados en preparados tópicos y que brindan protección adecuada de la piel a la acción de la radiación ultravioleta. Se discute las indicaciones para el uso de protectores solares, sus efectos secundarios y se propone un programa de promocón de la salud y prevención de fotoenvejecimiento y el cáncer de piel basados en la educación de los individuos. (Rev Cost Cienc Méd 1999; 20(1-2): 103-11) Palabras clave: Filtros solares, fotobiología, cáncer de piel, fotoenvejecimiento

Fotoprotección / Photoprotection

A nivel de la superficie terrestre las radiaciones emitidas por el sol están representadas por los rayos infrarrojos (56%); la luz visible (39%) y las radiaciones ultravioletas de onda larga (UVA), de onda corta (UVB) y UVC. La disminución de la capa de ozono, en el curso de los últimos años, incrementaría el riesgo de cáncer de la piel (basocelular, espinocelular y melanoma maligno) así como de envejecimiento cutáneo. Lo anterior explica la importancia de la fotoprotección y el auge de los filtros solares físicos y muy especialmente de los químicos, cuyas ventajas y limitaciones se exponen y discuten en este artículo.

Correlaçäo entre a determinaçäo do fator de proteçäo solar em seres humanos e por espectrofotometria / Correlation between the determination of sun protecting of factor in human beings and by spectrophotometry

Uma descriçäo detalhada de um método prático de determinaçäo do fator de proteçäo solar (FPS) empregando seres humanos é apresentada. O FPS obtido por espectrofotometria foi comparado com o FPS obtido em sere humanos. Os resultados mostraram uma boa correlaçäo entre dois métodos, indicando que o FPS calculado por espectrofotometria é preciso, além de ser mais simples e menos perigoso do que o método que emprega seres humanos