In vitro evaluation of the cytotoxicity and eye irritation potential of preservatives widely used in cosmetics

Abstract The consumption of cosmetics has been increasing every year and is expected to reach $675 billion by 2020 at an estimated growth rate of 6.4% per year. Exposure to skin irritants is the major cause of non-immunological inflammation of the skin. Therefore, the safety evaluation of cosmetic preservatives should be increased. Thus, the present work aimed to evaluate the cytotoxicity as the viability endpoint and the eye irritation potential of preservatives used in cosmetics. Cytotoxicity assays were performed using MTT and NRU in human keratinocytes (HaCaT), human dermal fibroblasts, adult (HDFa), and human hepatoma cells (HepG2). The eye irritation potential was evaluated using the Hen's Egg Test-chorioallantoic membrane (HET-CAM). The evaluated preservatives were methylparaben (MP), propylparaben (PP), phenoxyethanol (PE), and a mixture of methylchloroisothiazolinone and methylisothiazolinone (CMI/MI). All preservatives showed cytotoxic potential within the permitted concentrations for use in cosmetic products. In the HET-CAM test, PE and CMI/MI, MP, and PP were classified as severe, moderate, and poor irritants, respectively. Our results indicate that proper safety evaluations are required to ensure the beneficial properties of preservatives on cosmetic products without exceeding exposure levels that would result in adverse health effects for consumers.

Óleo essencial de Pataqueira (Conobea scoparioides Cham. & Schltdl.) como conservante natural em Cosméticos / Pataqueira essential oil (Conobea scoparioides Cham. & Schltdl.) as a natural preservative in cosmetics

Um dos principais grupos de conservantes utilizados na maioria dos cosméticos são os parabenos que em muitos estudos demonstraram que podem provocar reações alérgicas como dermatite de contato, entre outras sensibilizações cutâneas. A fim de minimizar esses problemas, a indústria está produzindo cosméticos livres de conservantes ou de origem natural e em associações aos sintéticos. Dentre os conservantes naturais utilizados, podemos citar os óleos essenciais como uma alternativa viável. Diante deste contexto o presente trabalho visa avaliar experimentalmente o potencial antimicrobiano do óleo essencial de Conobea scoparioides Cham. & Schltdl., conhecida popularmente como pataqueira, o efeito de sua associação com parabenos e de sua eficácia como conservante em bases cosméticas. A composição do óleo essencial foi avaliada, indicando que este é composto em sua maior parte por terpenos, tendo éter metílico do timol (39,2%), timol (33,8 %) e α-felandreno (15,9%) como compostos majoritários. A atividade antimicrobiana do óleo essencial e do timol foi acessada através da concentração inibitória mínima (CIM), cujos resultados em µg/mL para o óleo essencial e o timol foram respectivamente: Staphylococcus aureus 650,70 e 284,90, Escherichia coli 721,53 e 271,20, Pseudomonas aeruginosa 1748,00 e > 2.000, Burkholderia cepacia 833,03 e 1.077,70, Candida albicans 521,43 e 172,61 e Aspergillus brasiliensis 300 e 400. O efeito sinérgico da associação do óleo essencial com os parabenos foi realizado através de um delineamento experimental centroide simplex para uma mistura de metilparabeno, propilparabeno e óleo essencial frente aos mesmos micro-organismos utilizados na determinação da atividade antimicrobiana. As concentrações ideais obtidas pela análise estatística para cada componente em µg/mL foram: 1120 para o metilparabeno, 350 para o propilparabeno e 675 para o óleo essencial. O teste de eficácia do sistema conservante em formulação cosmética foi efetuado empregando as concentrações ideais e mais duas concentrações superiores e uma abaixo do ideal. Para todas as cepas microbianas desafiadas o resultado do teste foi de redução total da carga microbiana inoculada nos sete dias de ensaio e nenhum aumento até o vigésimo oitavo dia o que demonstra a eficácia da associação do óleo essencial com os conservantes sintéticos. O óleo essencial de C. scoparioides apresentou um potencial antimicrobiano importante tanto sozinho como em associação com conservantes sintéticos. Estes resultados sugerem que esse óleo pode ser usado para compor um sistema conservante para formulações cosméticas contendo uma menor quantidade de sintéticos

One of the main groups of preservatives used in most cosmetics are parabens, that many studies have shown that they can cause allergic reactions such as contact dermatitis, among other skin sensitizations. To minimize these problems, the industry is producing cosmetics preservative free or using natural products instead and their combination with the synthetics. Among the natural preservatives used, we can mention essential oils as a viable alternative. In this context, the present work aims to experimentally evaluate the antimicrobial potential of the Conobea scoparioides Cham. & Schltdl. essential oil, popularly known as pataqueira, the effect of its association with parabens and its effectiveness as a preservative in cosmetic bases. The essential oil composition was analyzed, indicating that it is composed mostly of terpenes, with thymol methyl ether (39.2%), thymol (33.8%) and -phelandrene (15.9%) as major compounds. The antimicrobial activity of essential oil and thymol was accessed through the minimum inhibitory concentration (MIC), whose results in µg/mL for essential oil and thymol were respectively: Staphylococcus aureus 650.70 and 284.90, Escherichia coli 721, 53 and 271.20, Pseudomonas aeruginosa 1748.00 and > 2,000, Burkholderia cepacia 833.03 and 1,077.70, Candida albicans 521.43 and 172.61 and Aspergillus brasiliensis 300 and 400. The synergistic effect of the association of essential oil with parabens was performed through a centroid simplex experimental design for a mixture of methylparaben, propylparaben and essential oil against the same microorganisms used in the antimicrobial activity evaluation The ideal concentrations obtained by statistical analysis for each component in µg/mL were: 1120 for methylparaben, 350 for propylparaben and 675 for essential oil. The effectiveness test of the preservative system in cosmetic formulation was carried out using the ideal concentrations plus two higher concentrations and one below the ideal. For all challenged microbial strains, the test result was a total reduction of the inoculated microbial load in the seven days of testing and no increase until the twenty-eighth day, which demonstrates the effectiveness of the association of essential oil with synthetic preservatives. C. scoparioides essential oil showed an important antimicrobial potential both alone and in association with parabens. These results demonstrated that it can be used to compose a preservative system for cosmetic formulations containing lower amounts of synthetics

Compatibility and efficiency of preservatives in emulsive cosmetics containing high surfactant content

Abstract The objective of this study was to determine the influence of nonionic surfactants on the effectiveness of preservatives used in emulsions containing high surfactant content. Mixtures of different concentrations were prepared between polyethoxylated (40) hydrogenated castor oil (PHCO) and polyoxyethylene sorbitan monooleate (PSO), with methylparaben, phenoxyethanol, methylparaben, ethylparaben, propylparaben, and isobutylparaben (PMEPBI) blend, phenoxyethanol and benzoic acid (BP) blend, and phenoxyethanol and caprylyl glycol (PC) blend. Subsequently, the compatibility of the formulation ingredients and the effectiveness of the preservatives were evaluated by the challenge test. It was found that PHCO and PSO inactivated the antimicrobial action of methylparaben and PMEPBI. Paraben-free preservatives BP and PC had less influence on surfactants than systems containing parabens. When incorporated into microemulsions and nanoemulsions containing 40% and 20% surfactants, methylparaben and BP 0.2% and 0.5% were only effective against Aspergillus niger. The PMEPBI 0.2% was effective as a preservative in nanoemulsified formulations against A. niger, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Staphylococcus aureus. The results demonstrate that the efficacy of the preservative system in formulations containing nonionic surfactant excipients depends on the type of excipient, the components of the formulation, the preservative systems composition, the excipient to preservative ratio, and the availability in the formulation.

In vitro inhibitory potential of avocado fruits, Persea americana (Lauraceae) against oxidation, inflammation and key enzymes linked to skin diseases / Inhibidor potencial in vitro de frutos de aguacate, Persea americana (Lauraceae) contra la oxidación, inflamación y enzimas clave vinculadas a enfermedades de la piel

Abstract Introduction: Avocado (Persea americana Mill.) is a member of Lauraceae with one-seeded berry fruit and cultivated in all tropical, subtropical regions in the world and in the Southern coast region of Turkey. Oxidative damage caused by UV can trigger inflammation, resulting in serious inflammatory skin diseases including eczema, seborrheic dermatitis, hyperpigmentation and ageing. Enzyme inhibitors involved in melanogenesis, such as tyrosinase, have been used recently for hyperpigmentation and skin diseases in cosmetic products. Objective: This study aimed to evaluate the antioxidant, anti-inflammatory, anti-tyrosinase activities and total polyphenolic contents of the different parts of P. americana fruit. Methods: The fruit was divided into exocarp, mesocarp, seed, and then methanol and n-hexane extracts were prepared. DPPH and ABTS free radical scavenging capacities and inhibitory potentials on lipid peroxidation were determined to investigate the antioxidant potentials of the extracts. Anti-inflammatory activities of the extracts were evaluated by measuring the stabilization level of the human red blood cell membrane. The tyrosinase inhibitory activities of the samples were determined using mushroom tyrosinase. Results: In general methanol extracts possessed remarkable higher DPPH free radical scavenging activities than n-hexane extracts. The highest activity was determined in methanol extracts of seed (4.17 ± 0.04 mg/mL) followed by exocarp (5.25 ± 0.05 mg/mL). Overall methanol extracts possessed higher ABTS free radical scavenging activities than n-hexane extracts. The greatest ABTS free radical scavenging activity was obtained in methanol extracts of seed (0.03 ± 0.01 mg/mL). In the anti-lipid peroxidation assay, the greatest activity was noticed in methanol extracts of seed (7.71 ± 0.36 µg/mL) followed by exocarp (12.12 ± 0.34 µg/mL), while all n-hexane extracts were inactive. Overall methanol extracts exhibited higher anti-inflammatory and antioxidant properties than n-hexane extracts. However, the maximum anti-tyrosinase activity was determined in n-hexane extracts of exocarp (0.40 ± 0.01 mg/mL) followed by seed (0.46 ± 0.01 mg/mL). Conclusions: These extracts are promising candidates for use as natural products-based antioxidant and anti-inflammatory properties in inflammation-related disease, and also anti-tyrosinase properties in dermatological applications.

Resumen Introducción: El aguacate (Persea americana Mill.) es un miembro de Lauraceae, es una baya de una semilla que se cultiva en todas las regiones tropicales y subtropicales del mundo y la región costera sur de Turquía. El daño oxidativo causado por los rayos ultravioleta puede desencadenar inflamación, lo que posteriormente da como resultado enfermedades inflamatorias graves de la piel como eccema, dermatitis seborreica, hiperpigmentación y envejecimiento. Los inhibidores de enzimas implicados en la melanogénesis, como la tirosinasa, se han utilizado recientemente para la hiperpigmentación y enfermedades de la piel en productos cosméticos. Objetivo: Evaluar las actividades antioxidantes, antiinflamatorias, antitirosinasas y los contenidos polifenólicos totales de las partes del fruto de P. americana. Métodos: El fruto se dividió en tres partes: exocarpio, mesocarpio y semilla, y se prepararon extractos de metanol y n-hexano. Se determinaron las capacidades de eliminación de radicales libres de DPPH y ABTS y los potenciales inhibidores sobre la peroxidación de lípidos para investigar los potenciales antioxidantes de los extractos. Las actividades antiinflamatorias de los extractos se evaluaron midiendo el nivel de estabilización de la membrana de los glóbulos rojos humanos. Las actividades inhibidoras de tirosinasa de las muestras se determinaron utilizando tirosinasa de hongos. Resultados: En general, los extractos de metanol poseían actividades de eliminación de radicales libres de DPPH notablemente más altas que los extractos de n-hexano. La actividad más alta se presentó en extractos metanólicos de semilla (4.17±0.04 mg/mL) seguido del exocarpio (5.25±0.05 mg/mL). En general, los extractos de metanol poseían una mayor actividad de eliminación de radicales libres ABTS que los extractos de n-hexano. La mayor actividad captadora de radicales libres de ABTS se obtuvo en extractos metanólicos de semilla (0.03±0.01 mg/mL). En el ensayo de anti-peroxidación lipídica, la mayor actividad se observó en los extractos metanólicos de semillas (7.71±0.36 µg/mL) seguidos del exocarpio (12.12±0.34 µg/mL), mientras que todos los extractos de n-hexano estaban inactivos. En general, los extractos de metanol exhibieron mayores propiedades anti-inflamatorias y antioxidantes que los extractos de n-hexano. Sin embargo, la actividad anti-tirosinasa máxima se determinó en extractos de exocarpio de n-hexano (0.40±0.01 mg/mL) seguido de semillas (0.46±0.01 mg/mL). Conclusiones: Estos extractos son candidatos prometedores como productos naturales debido a sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias para tratar enfermedades relacionadas con la inflamación, y también propiedades antitirosinasas en aplicaciones dermatológicas.

Alergia à Metilisotiazolinona: Relato de caso / Methylisothiazolinone Allergy: Case Report

A metilisotiazolinona (MI) é um conservante presente em produtos químicos de limpeza e cosméticos na forma isolada ou associada à metilclorotiazolinona (MCI/MI). Seu uso tem sido associado ao aumento progressivo de casos de dermatite alérgica de contato (DAC) no mundo, constituindo uma das principais causas dessa entidade. O diagnóstico padrão-ouro de DAC a essa substância é realizado pelo teste de contato. No Brasil, a bateria padrão contempla apenas o composto MCI/MI, não avaliando isoladamente a MI. Relatamos caso clínico de uma paciente com eczema crônico predominante em mãos, que possuía nexo ocupacional com utilização de produtos de limpeza, tendo apresentado teste de contato, através da bateria Latino-Americana, fortemente positivo (+++) à MI 0,2% e negativo para MCI/MI. Objetivamos demonstrar a importância da inclusão da metilisotiazolinona, de forma isolada, na bateria padrão brasileira para maior sensibilidade diagnóstica, além da necessidade de especificação da presença desse conservante em produtos de limpeza.

Methylisothiazolinone (MI) is a preservative present in cleaning and cosmetic products, in the isolated form or associated to methylchloroisothiazolinone (MCI/MI). Its use has been associated with the progressive increase in cases of allergic contact dermatitis (ACD) in the world, constituting one of the main causes of this entity. The gold standard diagnosis of ACD for this substance is performed by the patch test. In Brazil, the baseline series only includes the MCI / MI compound, not evaluating the MI alone. We case report of a patient with predominant chronic eczema on the hands, who had an occupational nexus with the use of cleaning products, having presented a patch test, through the Latin American series, extremely positive for 0.2% MI (+++) and negative for the MCI/MI. We aim to demonstrate the importance of including methylisothialzoninone, in isolation, in the Brazilian baseline series for greater diagnostic sensitivity, in addition to the need to specify the presence of this preservative in products.

Collagen as a source of bioactive peptides: a bioinformatics approach

BACKGROUND: Collagen is the most abundant protein in animals and can be obtained from residues of the food industry. Its hydrolysate has many desirable properties that make it suitable as an additive in foods and cosmetics, or as a component of scaffold materials to be used in biomedicine. RESULTS: We report here the characterization of type I collagen from five different sources, namely bovine, porcine, chicken, trout and salmon, as well as their hydrolysates by means of bioinformatics tools. As expected, the results showed that bovine and porcine collagen, as well as trout and salmon collagen, can be used interchangeably due to their high identity. This result is consistent with the evolution of proteins with highly identical sequences between related species. Also, 156 sequences were found as potential bioactive peptides, 126 from propeptide region and 30 from the central domain, according to the comparison with reported active sequences. CONCLUSIONS: Collagen analysis from a bioinformatic approach allowed us to classify collagen from 5 different animal sources, to establish its interchangeability as potential additive in diverse fields and also to determine the content of bioactive peptides from its in silico hydrolysis.

In vitro cytotoxicity of chemical preservatives on human fibroblast cells

Preservatives are widely used substances that are commonly added to various cosmetic and pharmaceutical products to prevent or inhibit microbial growth. In this study, we compared the in vitro cytotoxicity of different types of currently used preservatives, including methylparaben, imidazolidinyl urea (IMU), and sodium benzoate, using the human newborn fibroblast cell line CCD1072Sk. Of the tested preservatives, only IMU induced a reduction in cell viability, as shown using the MTT assay and propidium iodide staining (IMU>methylparaben>sodium benzoate). IMU was shown to promote homeostatic alterations potentially related to the initiation of programed cell death, such as decreased mitochondrial membrane potential and caspase-3 activation, in the treated cells. Methylparaben and sodium benzoate were shown to have a very low cytotoxic activity. Taken together, our results suggest that IMU induces programed cell death in human fibroblasts by a canonical intrinsic pathway via mitochondrial perturbation and subsequent release of proapoptotic factors

In vitro UV absorption properties and radical scavenging capacity of Morella parvifolia (Benth. ) Parra-Os. extracts

The goal of this research was to identify major compounds of the aerial parts of M. parvifolia (Benth.) Parra-Os., that could enhance its possible application as additive in dermocosmetic products, as well as evaluate the antioxidant properties. The extracts agreed with the broad-spectrum UVB/UVA absorption detected and could act as broad-spectrum sunscreens, covering the UVA and UVB range. Methanolic extracts showed an important antiradical capacity (0.46 and 0.47 g/µmol DPPH), TPC (37.58 and 51.41mg GAE/g DS) and TAC (1.12 and 3.31 mg C3GE/g DS) in fruits and leaves, respectively. M. parvifolia could be considered as a prospective source of natural UV-radiation absorbers with antioxidant capacity. Although the results have clearly demonstrated the potential photoprotection capacity, more studies are needed to enhance its application as an additive in pharmaceutical and medicinal formulations.

Sistemas nanoestruturados contendo o óleo da polpa e da amêndoa da bocaiuva (Acrocomia aculeata) ( Jacq. ) Lodd. xx Mart. ): preparação e caracterização físico-química / Nanostructured systems containing the oil of the pulp and the almond of the bocaiuva (Acrocomia aculeata) ( Jacq. ) Lodd. Xx Mart. ): preparation and physical-chemical characterization

O fruto da bocaiúva pertence à família Palmae, espécie Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd.Ex Martius abundante e nativa no Estado do Mato Grosso do Sul, Pará, São Paulo e Minas Gerais. O óleo da polpa da fruta constitui de alto teor de ácidos graxos insaturados, com uma predominância de ácido oleico, chegando a 60% de sua composição e o óleo da amêndoa da bocaiúva apresenta além do oleico, aproximadamente 40% o ácido láurico (13%) e ácido palmítico (12,6%). O óleo da polpa é rico em fenóis totais (2,69 g por 100g de amostra), carotenóides (55mg eq ß- caroteno/100g de amostra) e possui alta atividade ORAC (283,93 µmol/g de amostra). Foram obtidos quatro novos sistemas nanoestruturados que estão apresentados a seguir com seus respectivos valores de potencial zeta e diâmetro médio: 1) carreador lipídico nanoestruturado contendo o óleo da polpa (-22,4 mV e 192,55 nm); 2) carreador lipídico nanoestruturado contendo o óleo da amêndoa (-23,95 mV e 227,75 nm); 3) nanopartículas poliméricas contendo o óleo da polpa (-47,5 mV e 127,70 nm) e 4) nanopartícula polimérica contendo o óleo da amêndoa da bocaiúva (-44,74 mV e 131,3 nm). O sistema nanoestruturado contendo o óleo de polpa de bocaiuva e o sistema contendo triglicérides de ácido cáprico e caprílico apresentaram a primeira concentração não-citotóxica igual a 0,098% (p/v). O sistema lipídico nanoestruturado contendo óleo de polpa de bocaiúva e os filtros químicos octocrileno e avobenzona revelou citotoxicidade maior quando comparado aos sistemas ipídicos nanoestruturados, isentos de filtros, conforme esperado. Os sistemas carreadores lipídicos nanoestruturados contendo o óleo da amêndoa e o óleo da polpa da bocaiuva quando adicionados na formulação base (FPS 14), em concentração de 20% p/p, apresentou aumento respectivamente de 92,8% e 35,7 % no FPS. Tais resultados demonstraram interação sinérgica entre a formulação fotoprotetora e o sistema lipídico nanoestruturado contendo o óleo de amêndoa. Dessa maneira, esse sistema carreador lipídico nanoestruturado, aditivado com os filtros químicos constitui inovação com aplicação industrial. A obtenção dos sistemas nanoestruturados proposto no presente projeto permitirá o desenvolvimento de uma nova plataforma nanotecnológica farmacêutica e cosmética contendo os óleos vegetais do fruto da bocaiúva, de maior segurança, eficácia e de elevado valor agregado

Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Martius, known as bocaiuva is an oleaginous species of the family Arecaceae, a widely distributed palm in America. Pulp and almond oils were extracted by cold-pressed method. The oil from the pulp is rich in phenolics (2.69 g per 100 g of sample), carotenoids (beta-carotene 55 mg eq / 100g sample) and has high ORAC activity (283.93 umol/g of sample). Four new nanostructured systems were obtained which are shown below with their respective values zeta potential and average diameter: 1) nanostructured lipid carrier containing the pulp oil (-22.4 mV and 192.55 nm); 2) nanostructured lipid carrier containing the almond oil (-23.95 mV and 227,75nm); 3) polymeric nanoparticles containing the pulp oil (-47.5 mV and 127,70nm) and 4) polymeric nanoparticle containing the almond oil (-44.74 mV and 131.3 nm). The nanostructured system containing the bocaiuva pulp oil and the system containing oil and capric caprylic triglyceride presented the first non-cytotoxic concentration equal to 0.098% (w/v). The nanostructured lipid system containing bocaiuva pulp oil and chemical filters octocrylene and avobenzone showed a higher cytotoxicity when compared to the nanostructured lipid systems, free of filters. The nanostructured lipid carriers systems containing bocaiuva almond oil and pulp oil when added to the base formulation (SPF 14), in a concentration of 20% (w/w), increased respectively 92.8% and 35.7% the SPF. These results demonstrated a synergic interaction between the sunscreen formulation and nanostructured lipid system containing almond oil. Thus, the lipid carrier system nanostructured, spiked with the chemical filters is innovation with industrial application. The obtaining nanostructured systems proposed in the present design will allow the development of a new pharmaceutical nanotechnology platform and cosmetics containing oils from the fruit of bocaiuva, increased safety, efficiency and high added value. Thus, bocaiuva pulp and almond oils present interesting composition, consistent for the use in pharmaceutical and cosmetic topical products due to its moisturizing, emollient and anti-aging potential properties

Safety assessment of cosmetic products, with emphasis on the ocular area: regulatory aspects and validation processes

Before marketing a cosmetic product, a series of biological assays, such as ocular irritation tests, must be conducted in order to prove that the product is safe. However, a few scientific articles mention the discussion and evolution of cosmetic products testing performed in the eyes area. The aim of this study was to review the available literature on the evolution of tests carried out with cosmetics, in the ocular area, as well as to describe the methodologies that have been used and that are currently accepted. In Brazil, tests performed on animals are still allowed. However, the international laws strongly recommend the use of alternative methods for evaluating the risk of cosmetic ingredients and products. Regulatory requirements involving the registration of these products also request safety support of them in human beings. To perform ocular tests in human beings, it is necessary to involve an ophthalmologist for conducting clinical protocols. These protocols signed by the expert physician are sent to the National Health Surveillance Agency in order to endorse the product manufacturer concerning its safety. The safety support of a cosmetic product is very important, taking into account that the consumer has free access to these products of widespread use in today's society.

Com o objetivo de comprovar que um produto cosmético é seguro, antes que este seja colocado no mercado, este deve passar por uma série de ensaios biológicos, que avaliem sua segurança, como, por exemplo, os testes de irritação ocular. Porém, poucos artigos científicos trazem a discussão e a evolução sobre os testes de produtos cosméticos realizados na área dos olhos. O objetivo desse trabalho foi realizar uma revisão bibliográfica sobre a evolução dos testes realizados com cosméticos, na região ocular, bem como descrever as metodologias que já foram utilizadas e as que são aceitas atualmente. No Brasil, são ainda permitidos testes em animais, entretanto, as legislações internacionais indicam fortemente a utilização de métodos alternativos para avaliação de risco de ingredientes e produtos cosméticos. As exigências regulatórias que envolvem o registro desses produtos solicitam também a comprovação de segurança destes produtos em serem humanos. Para a realização dos testes oculares em humanos, é necessário o envolvimento de um oftalmologista na condução de protocolos clínicos. Esses protocolos assinados pelo médico especialista são enviados à Agencia Nacional de Vigilância Sanitária, a fim de respaldar o fabricante do produto sobre a segurança do mesmo. A comprovação da segurança de um produto cosmético é bastante importante, considerando-se o livre acesso aos consumidores e o amplo uso desses produtos na sociedade atual.

Use of Curcuma longa in cosmetics: extraction of curcuminoid pigments, development of formulations, and in vitro skin permeation studies

Curcuma longa is a ginger family aromatic herb (Zingiberaceae) whose rhizomes contain curcuminoid pigments, including curcumin, a compound known for its anti-inflammatory effects. The objective of this study was to obtain curcuminoid-rich extracts, develop topical formulations thereof, and assess the stability and skin permeation of these formulations. Curcuma longa extracts were obtained and used to develop formulations. Skin permeation studies were conducted in a modified Franz diffusion cell system, and skin retention of curcuminoid pigments was quantified in pig ear membrane. Prepared urea-containing gel-cream formulations were unstable, whereas all others had satisfactory stability and pseudoplastic rheological behavior. The amount of curcuminoid pigments recovered from the receptor solution was negligible. The skin concentration of curcuminoid pigments retained was positive (>20 µg/g of skin, mostly in the stratum corneum), considering the low skin permeability of curcumin. We conclude that development of topical formulations containing curcumin or Curcuma longa extract is feasible, as long as adjuvants are added to improve preservation and durability. The formulations developed in this study enabled penetration of curcumin limited to the superficial layers of the skin and then possibly without a risk of systemic action, thus permitting local use as a topical anti-inflammatory.

Curcuma longa é uma erva aromática, pertencente à família Zingiberaceae e seus rizomas contêm pigmentos curcuminoides, dentre eles a curcumina, conhecida por seu efeito anti-inflamatório. O objetivo deste trabalho foi obter extratos ricos nestes pigmentos, desenvolver e avaliar a estabilidade de formulações tópicas e realizar o estudo da penetração cutânea. Extratos de Curcuma longa foram obtidos e utilizados no desenvolvimento de formulações. A penetração e retenção cutâneas de pigmentos curcuminoides foi avaliada em pele de orelha de porco, utilizando célula de difusão de Franz modificada. As formulações de gel creme preparadas que continham ureia foram instáveis e as demais apresentaram estabilidade satisfatória e comportamento reológico pseudoplástico. A quantidade de pigmentos curcuminoides encontrada na solução receptora foi insignificante, enquanto que a quantidade retida na pele foi superior a 20 µg/g de pele. Concluiu-se como possível o desenvolvimento de formulações tópicas contendo curcumina ou extrato de Curcuma longa, conciliando a adição de adjuvantes para a preservação e maior durabilidade da mesma. As formulações promoveram a penetração da curcumina limitada às camadas superiores da pele, possivelmente sem o risco de ocorrência de ação sistêmica sendo possível a sua utilização para ação local com atividade anti-inflamatória.

Immediate and long-term effects of polysaccharides-based formulations on human skin

A new trend in cosmetic formulations is the use of biotechnological raw materials as the polysaccharides from Klebsiella pneumoniae, which are supposed to enhance cell renewal, improve skin hydration and micro-relief. Botanical extracts of Myrtus communis leaves contain different sugars, which may provide the same benefits. Thus, the objective of this study was to evaluate through objective and subjective analysis the immediate and long-term effects of cosmetic formulations containing polysaccharides biotechnologically-originated and / or the ones contained in Myrtus communis extracts. Three polysaccharide-based and placebo formulations were applied on the forearm skin of 40 volunteers. Skin hydration, transepidermal water loss (TEWL), viscoelasticity and skin micro-relief measurements were made before and 2 hours after a single application and after 15 and 30 day-periods of daily applications. Answers to a questionnaire about perceptions of formulation cosmetic features constituted the subjective analysis. All polysaccharide-based formulations enhanced skin hydration. Formulations with isolated or combined active substances improved skin barrier function as compared to placebo, in the short and long term studies. Formulations containing Myrtus communis extracts had the highest acceptance. Results suggest that daily use of formulations containing these substances is important for protection of the skin barrier function.

Uma nova tendência em formulações cosméticas é a utilização de matérias-primas biotecnológicas como os polissacarídeos de Klebsiella pneumoniae, que pode aumentar a renovação celular e melhor a hidratação e micro-relevo da pele. Por outro lado, o extrato vegetal de Myrtus communis contém diferentes polissacarídeos, que também podem proporcionar benefícios à pele. Assim, o objetivo do estudo foi a avaliação dos efeitos imediatos e em longo prazo, de formulações cosméticas contendo polissacarídeos obtidos por processo biotecnológico e/ou de extrato de M. communis por meio de análises objetivas e subjetivas. Três formulações contendo os polissacarídeos e um placebo foram aplicadas na pele dos antebraços de 40 voluntários. As medidas foram realizadas antes e após 2 horas da aplicação das formulações e após 15 e 30 dias de aplicações diárias em termos de hidratação da pele, perda transepidérmica de água (TEWL), viscoelasticidade e micro-relevo da pele. Para a análise subjetiva, os voluntários responderam um questionário a fim de obter-se informações sobre a percepção relativa à qualidade de cosméticos. Todas as formulações provocaram aumento da hidratação cutânea. As formulações que continham os polissacarídeos melhoraram a função barreira da pele, em curto e em longo prazo. A formulação contendo extrato de M. communis apresentou maior aceitação. Os resultados sugerem que o uso diário dos polissacarídeos avaliados é importante na proteção da função barreira da pele.

Physical and physicochemical stability evaluation of cosmetic formulations containing soybean extract fermented by Bifidobacterium animalis / Avaliação da estabilidade física e físico-química de formulações cosméticas contendo extrato de soja fermentado por Bifidobacterium animalis

Peel off facial masks, based on polyvinyl alcohol (PVA), are formulations that, after application and drying, form an occlusive film over the face. After removing, they provide cleanness, tensor and moisturizing effects, removing dead cells, residues and other materials deposited on the stratum corneous. The soybean extract fermented by Bifidobacterium animalis has sugars, amino acids, peptides, proteins and free isoflavonoids in high concentrations, when compared to the unfermented extract, providing benefits to the cosmetic formulations like anti-aging effect, moisture, tensor action and emollience. The cosmetic bases of peel off facial masks, added with 5.0 percent w/w of fermented soybean extract, were submitted to Preliminary and Accelerated Stability Studies. Eight (8) preparations were evaluated in several conditions of temperature (-10.0, 5.0, 22.0 and 45.0 ºC) and time (maximum of 15 days), comparing the results with the initial condition (48 h after preparation). The variables observed were: organoleptic characteristics, pH and appearing viscosity value and film drying time. The preparation containing 17.0 percent w/w of PVA and 0.5 percent w/w of guar gum was selected between the eight preparations initially prepared, because it presented the best performance in the stability test, being recommended storage at low temperatures (5.0 ºC).

As máscaras faciais peel off a base de álcool polivinílico (PVA) são formulações que, após a aplicação e secagem, formam um filme oclusivo sobre a face e, após sua remoção, conferem limpeza, ação tensora e hidratação à pele, retirando células mortas do estrato córneo, resíduos e outros materiais depositados. O extrato de soja fermentado por Bifidobacterium animalis possui açúcares, aminoácidos, peptídeos, e alto teor de isoflavonas na forma livre, quando comparado ao leite não fermentado, propiciando benefícios às formulações cosméticas, como ação antienvelhecimento, hidratação, efeito tensor e emoliência. As bases cosméticas de máscaras faciais peel off, acrescidas de extrato de soja fermentado 5,0 por cento p/p, foram submetidas aos ensaios de Estabilidade Preliminar e Acelerada, avaliando-se 8 preparações em diversas condições de temperatura (-10,0; 5,0; 22,0 e 45,0 ºC) e tempo (máximo de 15 dias), em relação à condição inicial (48 h após o preparo). As variáveis observadas envolveram: características organolépticas, valor de pH, viscosidade aparente e tempo de secagem do filme. A preparação contendo 17,0 por cento p/p de PVA e 0,5 por cento p/p de goma guar foi a selecionada dentre as oito preparações elaboradas inicialmente, por ter apresentado melhor desempenho no teste de estabilidade, sendo recomendado o armazenamento em temperatura reduzida (5,0 ºC).

Mecanismos do envelhecimento cutâneo e o papel dos cosmecêuticos / Mechanisms of skin aging and the role of cosmeceuticals

A maioria dos mecanismos moleculares e celulares envolvidos no envelhecimento cutâneo intrínseco ou cronológico e extrínseco ou fotoenvelhecimento constitui objeto de muitos estudos de excelente qualidade e, portanto, são bem conhecidos. Contudo, existem aspectos ainda não completamente elucidados e até controversos. Por outro lado, a busca de tratamentos para prevenção, controle e reversão do envelhecimento, particularmente o fotoenvelhecimento, tem despertado muito interesse, nem sempre acompanhado do rigor científico necessário. Muitos ativos ditos antienvelhecimento são incorporados aos chamados cosmecêuticos que constituem uma classe de produtos tópicos intermediários entre os cosméticos e os medicamentos ou drogas. Como esses produtos são registrados como cosméticos, não há uma exigência rigorosa em relação aos estudos clínicos de eficácia e segurança, ou seja, são poucos os estudos controlados e randomizados. Em geral, eles não causam eventos adversos sérios, já que são utilizadas concentrações baixas dos ativos, muito aquém das que demonstram eficácia nos estudos pré-clínicos. Muitos, inclusive, não têm ação que comprovadamente possa interferir em qualquer dos mecanismos conhecidos do envelhecimento cutâneo. Não há como excluir a possibilidade de que tenham alguma utilidade, nem tampouco afirmar que possam produzir os resultados prometidos pela indústria cosmecêutica. Depende do bom senso dos dermatologistas decidir quando e qual produto indicar, assumindo com honestidade o real benefício esperado.Este artigo apresenta uma revisão dos mecanismos conhecidos do envelhecimento cutâneo e das principais substâncias ativas dos cosmecêuticos colocados no mercado nos últimos anos.

Avaliação da eficácia e segurança do extrato de folhas de Rubus rosaefolius Sm. visando a aplicação como conservante em produtos cosméticos / Effectiveness and safety evaluation of Rubus rosaefolius Sm. leaves, regarding to the preservative use in cosmetic products

Os produtos cosméticos e farmacêuticos contendo componentes de origem natural têm aumentado significativamente nos últimos anos. Com o objetivo de utilizar esses componentes como conservante em formulações cosméticas, determinou-se a atividade antimicrobiana do extrato bruto de folhas de Rubus rosaefolius Sm. e suas frações. Aquele de melhor desempenho foi avaliado quanto à toxicidade in vitro e seu comportamento em formulações cosméticas (creme, gel e xampu), relacionado à estabilidade, eficácia do sistema conservante e compatibilidade epidérmica. A atividade antimicrobiana foi determinada pelo método de microdiluição e a concentração de 0,2% (p/v) do extrato bruto apresentou melhor desempenho. O teste de toxicidade do extrato bruto foi realizado por meio do método colorimétrico Cell Titer 96®, MTS, em cultura de queratinócitos humanos, constatando-se índice de citotoxicidade (IC50) de 1,0 mg/mL. As formulações cosméticas contendo o extrato foram analisadas quanto à estabilidade e as de melhor desempenho foram submetidas ao teste de eficácia do sistema conservante, de acordo com os procedimentos descritos na CTFA. O sistema conservante mostrou-se efetivo frente à Escherichia coli IAL 2393 (ATCC 10536), a Pseudomonas aeruginosa IAL 1874 (ATCC 9027), ao Staphylococcus aureus IAL 1875 (ATCC 6548), a Burkholderia cepacia IAL 1834 ATCC (17759) e a Candida albicans IAL 1611 (ATCC 10231). Avaliouse a compatibilidade epidérmica das formulações em equivalentes dermo-epidérmicos, sistema tridimensional cultivados na superfície ar-líquido. Os resultados mostraram que houve diferenças na compatibilidade epidérmica dependendo das características dos componentes das formulações. Concluiu-se que o extrato bruto de folhas de Rubus rosaefolius Sm. a 0,2% (p/v) pode ser utilizado como candidato a conservante em formulações cosméticas, sendo estável e apresentar compatibilidade epidérmica.

Cosmetic and pharmaceuticals products contained natural compounds have increased in the last few years. To verify the use of these compounds as preservative in formulations, the antimicrobial activity from the raw extract of the Rubus rosaefolius Sm. leaves and its fractions was determined. The toxicity in vitro and the behavior in cosmetic formulations (gel, emulsion and shampoo), regarding to the stability, effectiveness of the preservative system, and epidermal compatibility were evaluated in the extract, which had the best preservative action. The antimicrobial activity was determined by the micro dilution method, and the 0.2% concentration (w/v) of the raw extract had the best performance. The toxicity of the extract was analyzed by Cell Titer 96® colorimetric; MTS method in human keratinocytes culture, and the index of cytotoxicity (IC 50) found was 1.0 mg/mL. The cosmetic formulations with the raw extract were analyzed regarding to the stability and the best formulations were submitted to preservative challenge test, according to CTFA procedures. The preservative system was effective against Escherichia coli IAL 2393 (ATCC 10536), Pseudomonas aeruginosa IAL 1874 (ATCC 9027), Staphylococcus aureus IAL 1875 (ATCC 6548), Burkholderia cepacia IAL 1834 ATCC (17759), and Candida albicans IAL 1611 (ATCC 10231). The epidermal compatibility of the formulations was verified by skin (dermo-epidermal) equivalent, three-dimensional system, cultivated in the air-liquid surface. The results showed there were differences in the epidermal compatibility depended on the ingredient of formulation. In conclusion, the raw extract from the Rubus rosaefolius Sm leaves 0.2% (w/v) can be used as preservative candidate in the cosmetic formulations analyzed due to stability and it presented epidermal compatibility.

In vitro safety assessment of papain on human skin: A qualitative Light and Transmission Electron Microscopy (TEM) study / Avaliação in vitro da segurança de uso da papaína em pele humana: Estudo qualitativo por microscopia de luz e eletrônica de transmissão (MET)

Papain is a thiol proteolytic enzyme widely used in dermatology that found applications in wound treatment. Recently, papain was also used as absorption enhancer which can modify the peptide/protein material in the bilayer domain. We investigated papain safety using human skin that was exposed to papain in vitro at different times: 4, 24 and 48 hours. The samples were examined using Light and Transmission Electron Microscopy (TEM) to study of the mechanisms involved in enhancer-skin interaction. After 24 hours, changes occurred in corneosomes. However, samples of 48 hours did not show major changes in agreement with the control. These findings indicated that papain could be used safely onto the skin.

Papaína é uma enzima proteolítica amplamente utilizada na dermatologia para o tratamento de feridas. Atualmente, a papaína também tem sido empregada como promotor de absorção cutânea passível de modificar os domínios protéicos da epiderme. Nesta pesquisa investigou-se in vitro a segurança da papaína, utilizando pele humana exposta a enzima em diferentes períodos de tempo de contato: 4, 24 e 48 horas. As amostras foram avaliadas por Microscopia de Luz e Eletrônica de Transmissão (MET), técnicas que podem ser utilizadas no estudo dos mecanismos envolvidos na interação de promotores de absorção cutânea e a pele. Após 24 horas de contato entre a pele a solução de papaína, mudanças ocorreram nos corneossomos, no entanto, as amostras em contato por 24 horas não evidenciaram alterações relevantes comparadas com o controle. Os resultados indicaram que a papaína poderia ser seguramente aplicada sobre a pele.

Avaliação da atividade antimicrobiana de extratos de folhas de Lippia salviaefolia Cham. visando sua aplicação como conservante em preparações cosméticas / Evaluation of the antimicrobial activity of extracts of Lippia Salviaefolia Cham. leaves aiming the application like preservative in cosmetic preparations

O potencial farmacológico de espécies do gênero Uppia no tratamento de infecções é conhecido popularmente, assim foi considerado o estudo da atividade da Uppia salviaefolia nativa do cerrado brasileiro. O objetivo do trabalho foi avaliar a atividade antimicrobiana de extratos de Uppia salviaefolia Chamo e sua citotoxicidade, visando aplicação como conservante natural em formulações cosméticas. O ensaio antimicrobiano foi realizado através do método de difusão em placa e determinação do CMI por de microdiluição em microplacas, utilizando os microrganismos: P. aeruginosa A TCC 9027, S. aureus A TCC 6538, E. coli ATCC 8739, C. albicans ATCC 10231. Desenvolveu-se e avaliou-se a estabilidade acelerada de cremes, geis e xampus contendo o extrato de Uppia salviaefolia. As formulações de melhor desempenho quanto à estabilidade foram submetidas ao teste de eficácia de conservante. Avaliou-se segurança das formulações in vitro, em substituto cutâneo dermo-epidérmico por meio de estudos: histológicos e o teste de citotoxicidade em cultura de queratinócitos humanos. No teste de atividade antimicrobiana verificou-se que a fração de acetato de etila e a fração de clorofórmio foram frações mais ativas com CMI de ´0,2 POR CENTO´para bactérias ,e fungos. Os testes de eficácia de conservante das formulações contendo fr. ac. etila de L salviaefolia apresentaram atividade antimicrobiana para bactérias e C. albicans em creme, gel e xampu, para A niger apresentaram atividade adequada somente em xampu. No teste de citoxicidade foi verificado segurança em concentrações a partir de ´0,05 POR CENTO. Sendo que na concentração de ´0,2.POR CENTO´, correspondente ao CMI, se atinge a faixa de segurança apenas com meia hora de contato. Os resultados sugerem que a fração de acetato de etila da Uppia salviaefolia Chamo pode ser utilizada como conservante natural em produtos cosméticos.

Los sistemas no acuosos y sus posibles aplicaciones en dermatología y cosmética / Nonaqueous systems and their possible applications in dermatology and cosmetics

En la presente investigación damos a conocer los resultados de nuestras observaciones acerca de la estabilidad y posibles aplicaciones de los sistemas no acuosos, de manera especial la influencia de la temperatura y el tiempo de almacenamiento.