Biological potentialities and chemical composition of Tarenaya aculeata roots and stems

Plant extracts are rich in secondary metabolites responsible for numerous biological activities. This study aimed to evaluate the antioxidant, antibacterial and photoprotective potentials, toxicity and chemical composition of extracts and fractions of stems and roots of Tarenaya aculeata. Phytochemical analyses were performed at qualitative and quantitative levels to evaluate the classes of secondary metabolites. The sun protection factor (SPF) and antioxidant potentials were determined spectrophotometrically, the antibacterial activity was tested against seven bacteria and the toxicity was evaluated using Artemia salina assay. Phytochemical screening revealed the presence of alkaloids, phenolic compounds, flavonoids, glycosides, tannins and saponins. The levels of phenolic compounds, tannins and alkaloids, SPF and antioxidant potentials showed greater results in the stem (SF) and root (RF) fractions in relation to the stem (SE) and root (RE) extracts. All samples exhibited a broad spectrum of antibacterial activity, with MIC values ranging from 31.25 to 250 Hg mL-1. SE, SF and RF caused mortality in A. salina larvae, with LC50 of 347.06, 34.71 and 85.39 ng mL-1, respectively, whereas RE was non-toxic. Thus, T. aculeata is rich in bioactive secondary metabolites, although further studies will be needed to characterize its chemical constituents and investigate their adverse effects.

Los extractos de plantas son ricos en metabolitos secundarios responsables de numerosas actividades biológicas. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial antioxidante, antibacteriano y fotoprotector, ademas de la toxicidad y la composición química de extractos y fracciones de tallos y raíces de Tarenaya aculeata. Se realizaron análisis fitoquímicos a nivel cualitativo y cuantitativo para evaluar las clases de metabolitos secundarios. El factor de protección solar (SPF) y los potenciales antioxidantes se determinaron espectrofotométricamente, la actividad antibacteriana se probó contra siete bacterias y la toxicidad se evaluó mediante el ensayo con Artemia salina. El tamizaje fitoquímico reveló la presencia de alcaloides, compuestos fenólicos, flavonoides, glucósidos, taninos y saponinas. Los niveles de compuestos fenólicos, taninos y alcaloides, SPF y potencial antioxidante mostraron mayores resultados en las fracciones de tallo (SF) y raíz (RF) en relación a los extractos de tallo (SE) y raíz (RE). Todas las muestras exhibieron actividad antibacteriana de amplio espectro, con valores de MIC que oscilaron entre 31,25 y 250 Hg mL-1. SE, SF y RF causaron mortalidad en larvas de A. salina, con CL50 de 347,06; 34,71 y 85,39 µg mL-1, respectivamente, mientras que RE no fue tóxico. Por tanto, T. aculeata es rica en metabolitos secundarios bioactivos, aunque se necesitarán más estudios para caracterizar sus componentes químicos e investigar sus efectos adversos.

Extratos vegetais são ricos em metabólitos secundários responsáveis por inúmeras atividades biológicas. Este estudo teve como objetivo avaliar os potenciais antioxidante, antibacteriano e fotoprotetor, toxicidade e composição química de extratos e frações de caules e raízes de Tarenaya aculeata. Análises fitoquímicas foram realizadas em níveis qualitativo e quantitativo para avaliar as classes de metabólitos secundários. Fator de proteção solar (FPS) e potenciais antioxidantes foram determinados espectrofotometricamente, a atividade antibacteriana testada contra sete bactérias e a toxicidade avaliada pelo ensaio com Artemia salina. A triagem fitoquímica revelou a presença de alcaloides, compostos fenólicos, flavonoides, glicosídeos, taninos e saponinas. Os teores de compostos fenólicos, taninos e alcaloides, FPS e potencial antioxidante apresentaram maiores resultados nas frações caule (SF) e raiz (RF) em relação aos extratos de caule (SE) e raiz (RE). Todas as amostras exibiram atividade antibacteriana de amplo espectro, com valores de MIC variando de 31,25 a 250 µg mL-1. SE, SF e RF causaram mortalidade em larvas de A. salina, com LC50 de 347,06, 34,71 e 85,39 Hg mL-1, respectivamente, enquanto RE não foi tóxico. Portanto, T. aculeata é rico em metabólitos secundários bioativos, embora mais estudos sejam necessários para caracterizar seus constituintes químicos e investigar seus efeitos adversos.

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 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

Fotoprotetores bioativos contendo extrato de mirtilo (Vaccinium myrtillus L. ): caracterização físico-química e funcional / Bioactive sunscreens containing blueberry (Vaccinium myrtillus L. ): physicochemical and funcional characterization

Os efeitos deletérios causados pela radiação ultravioleta (UV) e o aumento significativo no diagnóstico de câncer de pele, confirmam a necessidade de um progresso significativo na pesquisa de produtos fotoprotetores eficazes e seguros, para proteção eficaz da pele. As formulações atuais associam filtros UV, orgânicos e inorgânicos, com eficácia limitada e que podem acarretar reações cutâneas adversas. O extrato de Vaccinium myrtillus L. (EVM) apresenta em sua composição compostos fenólicos, como as antocianinas, que possuem atividade antioxidante. O objetivo deste estudo foi avaliar formulações fotoprotetoras contendo extrato de Vaccinium myrtillus L. com amplo espectro de ação e concentrações reduzidas de filtros UV. As emulsões contendo ou não EVM e filtros orgânicos (octocrileno e metileno bis-benzotriazolil tetrametilbutilfenol) e inorgânico (dióxido de titânio) foram avaliadas e consideradas estáveis perante parâmetros pré-definidos. O perfil de segurança foi determinado pelo método in vitro Hen´s Egg Test - Chorioallantoic Membrane (HET-CAM) e o potencial antirradicalar do EVM foi confirmado pelo teste de DPPH• A formulação fotoprotetora acrescida de 5,0% de EVM foi avaliada quanto à eficácia fotoprotetora in vivo e in vitro e não demonstrou aumento significativo no FPS quando comparada à formulação que continha somente os filtros solares e, no ensaio referente à hidratação da pele, não houve alteração nos dados, segundo teste de eficácia clínica. Os resultados obtidos sugeriram que mesmo não apresentando aumento no valor de FPS in vivo, a formulação fotoprotetora contendo o extrato, poderia atuar como agente antioxidante evitando os danos provocados pela radiação UV

The deleterious effects caused by ultraviolet radiation (UV) and the significant increase in the diagnosis of skin cancer confirm the need for significant progress in researching effective and safe sunscreen products for effective skin protection. Current formulations associate UV, organic and inorganic filters with limited efficacy that can lead to adverse skin reactions. Vaccinium myrtillus extract (EVM) contains in its composition polyphenols compounds, such as anthocyanins, which have been antioxidant activity. The objective of this study was to evaluate sunscreens containing EVM with broad action spectrum and reduced concentrations of UV filters. Emulsions containing or not EVM and organic (octocrylene and methylene bis-benzotriazolyl tetramethylbutylphenol) and inorganic (titanium dioxide) filters were evaluated and considered stable under pre-defined parameters. The safety of the emulsion was assessed was determined by the in vitro Hen´s Egg Test - Chorioallantoic Membrane method (HET-CAM) and the antiradical potential of EVM was confirmed by the DPPH• test. The sunscreen formulation containing EVM 5.0% was photoprotective efficacy evaluated in vivo and in vitro and did not show a significant increase in SPF when compared the formulation only with UV filters and no improves skin hydration, according to clinical efficacy assay. The results of the study suggest that even without increase SPF in vivo, the sunscreen formulation containing the extract may show antioxidant activity avoiding damage caused by UV

Fotoprotetores bioativos multifuncionais contendo rutina, octil dimetil PABA e avobenzona: caracterização físico-química, funcional e eficácia clínica / Bioactive sunscreens containing rutin, octyl dimethyl PABA and avobenzone: physicochemical, functional and clinical characterization

A exposição crônica à radiação solar pode contribuir para o aparecimento do câncer de pele, sendo o uso de fotoprotetores um fator primordial na prevenção desses efeitos deletérios. Atualmente, substâncias bioativas tais como a rutina têm sido foco de interesse da comunidade científica graças às suas propriedades fotoprotetoras e antioxidantes, que podem promover aumento dos valores de FPS, além de conferir características multifuncionais às formulações. Achados in vitro recentes indicam que a rutina, quando incorporada em emulsões fotoprotetoras óleo em água, promove aumento da atividade antioxidante e aumento do FPS. No entanto, a realização de estudos clínicos é fundamental para confirmar e quantificar esses resultados, já que a metodologia in vitro possui baixa repetibilidade e ausência de correlação com ensaios in vivo, principalmente quando as formulações analisadas apresentam substâncias antioxidantes em sua composição. O objetivo deste estudo foi avaliar pela primeira vez a atividade da rutina frente ao FPS e sua segurança clínica através da comparação de formulações fotoprotetoras contendo rutina 0.1% (w/w), avobenzona 3.0% (w/w) e octil dimetil PABA 8.0% (w/w) com uma preparação similar sem o composto bioativo. Adicionalmente, hidratação cutânea, FPS in vitro e atividade antioxidante da rutina em associação com outros filtros foram investigados. O perfil de segurança das formulações qualificou as fórmulas para os testes de eficácia clínica. O teste de DPPH confirmou a capacidade antioxidante da rutina, demonstrando cerca de 40% de aumento na capacidade de sequestro de radicais livres na presença do composto bioativo. A rutina em combinação com os filtros UV aumentou o FPS clínico de 7.30 ± 0.60 para 12.37 ± 1.13, o que representa cerca de 70% de aumento. Os resultados encontrados provam que a rutina em combinação com outros filtros pode aumentar significativamente o valor do FPS e que a mesma é segura para uso clínico

Unprotected chronic exposure to solar radiation can contribute to premature skin cancer and sunscreens are a key factor to avoid those detrimental effects. Currently, there is a growing interest in the photoprotector and antioxidant potential of bioactive substances, such as rutin, that could help to increase the SPF value and add multifunctional characteristics to the formulations. Recent in vitro findings indicated that rutin, when incorporated in oil-in-water photoprotective emulsions can provide antioxidant activity and SPF increase. However, clinical studies are fundamental to determine this activity duo to in vitro methodology lack of repeatability and correlation between the in vivo data, especially when the analyzed formulas contain antioxidant substances. The aim of this study was to evaluate for the first time to date the rutin in vivo SPF and clinical safety by comparing sunscreens formulations containing rutin 0.1% (w/w), butyl methoxydibenzoylmethane 3.0% (w/w) and octyl dimethylPABA 8.0% (w/w) with a similar bioactive-free preparation. Additionally, skin hydration, in vitro SPF and in vitro antioxidant activity of rutin, in association with the UV filters were investigated. The safety profile of the formulations under sun-exposed skin conditions qualified the formulas for clinical efficacy assays. DPPH test confirmed rutin antioxidant properties, demonstrating about 40% increase in radical scavenging potential when the bioactive compound was present. Rutin in combination with the UV filters increased the clinical SPF from 7.30 ± 0.60 to 12.37 ± 1.13, representing about 70% growth in the SPF value. The results obtained proved that rutin in combination with UV filters can improve the SPF value significantly and is safe for clinical use

Avaliação do fator de proteção solar (FPS) in vitro e perfil reológico de fotoprotetores comerciais infantis / Assessment of in vitro Sun Protection Factor (SPF) and rheological profile of commercial infant sunscreens

A pesquisa tem como objetivo a aplicação da transmitância espectral utilizando uma esfera de integração para estimar o Fator de Proteção Solar (FPS) de fotoprotetores comerciais para o uso infantil. Fotoprotetores com FPS 30 (A, B e C), disponíveis comercialmente, foram selecionados para avaliação conforme as seguintes metodologias: valor de pH, perfil reológico, e valor de FPS in vitro por espectroscopia. As amostras A, B e C apresentaram, respectivamente, os seguintes valores de pH: 7.8, 7.4 e 7.0. O perfil reológico identificou os sistemas como semissólidos pseudoplásticos não-Newtonianos, com área de histerese. O teste-T (p < 0.05) foi utilizado para confrontar o FPS alegado (FPS = 30) com o estimado por espectroscopia. Estudos in vitro foram considerados de grande importância para a área cosmética, podendo corroborar, previamente, a realização dos estudos de eficácia in vivo. De acordo com os resultados, as amostras A, B e C apresentaram valores de FPS sem diferença estatisticamente significativa, quando comparados àqueles citados nos rótulos. A transmitância espectral utilizando esfera de integração provou ser uma metodologia conveniente, rápida e reprodutível para a avaliação estimada do FPS.

This research focused on the measurement of spectral transmittance using an integrating sphere to estimate the Sun Protection Factor (SPF) of commercial sunscreens oriented for child use. Commercially available SPF 30 sunscreens (A, B and C) were selected and assessed by the following methodology: pH measurement; rheological profile analysis; and in vitro SPF estimation by spectroscopy. Samples A, B and C exhibited, respectively, pH values of 7.8, 7.4 and 7.0. The rheological profile identified the systems as pseudoplastic non-Newtonian semisolids with hysteresis loops. The t-test (p < 0.05) was used to confront the claimed SPF (SPF = 30) with that estimated by spectroscopy. In vitro tests are considered of utmost importance in the cosmetic , since their results may be used to validate submission to subsequent in vivo efficacy experiments. According to our results, sunscreens A, B and C generated SPF values without any significant difference from those claimed on the commercial sunscreen labels. The measurement of spectral transmittance with an integrating sphere proved to be a convenient, fast and reproducible method for SPF estimation.