Extractos de flores como colorantes multifuncionales en la industria cosmética

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Resumen:Las flores son una fuente natural de compuestos bioactivos que no solo tienen propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y antienvejecimiento, sino que también pueden usarse como tintes naturales. Por esta razón, hoy en día las plantas son ampliamente utilizadas para producir cosméticos y alimentos naturales. En estos estudios se investigaron las propiedades de los extractos acuosos de Papaver rhoeas L., Punica granatum L., Clitoria ternatea L., Carthamus tinctorius L. y Gomphrena globosa L., como colorantes naturales bioactivos. Los extractos de flores de plantas se probaron para determinar sus efectos antioxidantes (métodos radicales ABTS y DPPH) y antiinflamatorios mediante la determinación de la capacidad para inhibir la actividad de la lipoxigenasa y la proteinasa. Los extractos fueron probados por su efecto citotóxico en las células de la piel, usando las pruebas Alamar Blue y Neutral Red. También se estudió la capacidad de inhibir la actividad de las enzimas responsables de la destrucción de la elastina y el colágeno. Las investigaciones han demostrado que los extractos no tienen ningún efecto tóxico sobre las células de la piel, son una rica fuente de antioxidantes y muestran la capacidad de inhibir la actividad de las enzimas elastasa y colagenasa. El extracto de P. rhoeas mostró las propiedades antioxidantes más fuertes con valores IC50 de 24,8± 0,42 ug/mL y 47,5±1,01 ug/mL en las pruebas ABTS y DPPH, respectivamente. Las plantas probadas también se caracterizan por una propiedad antiinflamatoria, por lo que se observó la capacidad de inhibir la lipoxigenasa a un nivel superior al 80 por ciento y la proteinasa a un nivel de alrededor del 55 por ciento. Los extractos de P. Thomas, C. ternatea y C. tinctorius muestran la mayor capacidad colorante y pueden teñir permanentemente los productos cosméticos, sin cambios de color significativos durante el almacenamiento del producto.

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Palabras clave:extractos de plantas; tintes naturales; productos cosméticos; colorantes biológicamente activos; Propiedades anti-inflamatorias; antioxidantes

1. Introducción

En los últimos años, ha habido un creciente interés por los productos naturales y ecológicos. Es especialmente notable en las industrias de cosméticos, alimentos y otros bienes de consumo de rápido movimiento (FMCG). Según la observación de las tendencias actuales del mercado, cada vez más consumidores buscan productos naturales que, en su opinión, son más seguros de usar y más efectivos. Por esa razón, los productores se ven obligados a buscar sustitutos naturales de las sustancias derivadas sintéticamente para elaborar productos que satisfagan los requisitos de los consumidores 1].cistancheMuchas sustancias como emulsionantes, modificadores de reología o tensioactivos fueron sustituidas por sus equivalentes naturales, pero muchas materias primas siguen siendo un gran problema para los productores [1]. Uno de los ingredientes más problemáticos son los tintes, para los que no existen demasiadas soluciones eficaces en la naturaleza. La mayoría de los colorantes utilizados por la industria alimentaria o cosmética se producen de forma continua mediante síntesis química debido a su menor coste y mayor estabilidad en comparación con los colorantes naturales.

Cistanche puede antienvejecimiento

Desafortunadamente, los tintes sintéticos tienen varias desventajas, la más importante de las cuales es su potencial irritante y sensibilizante, así como su impacto negativo en el medio ambiente [2-5]. Naturalmente, los de origen son más seguros para la salud humana y el medio ambiente, pero no son estables y pueden cambiar de color durante el almacenamiento del producto. También son sensibles a los cambios de pH, la radiación UV y los cambios de temperatura [6-8]. En busca de nuevos tintes de origen natural, se prestó atención a los extractos obtenidos de flores de plantas con un color fuerte. La planta en forma de extractos puede ser más estable y más resistente a los cambios de color debido a la presencia en su composición, además de las sustancias colorantes, de ingredientes que son capaces de evitar su oxidación bajo la influencia de factores externos, como La radiación UV o la acción de los radicales libres. Se trata de sustancias de origen natural, principalmente del grupo de los antioxidantes, que pueden prevenir cambios en el color de las plantas y mantener un color intenso incluso cuando se exponen a fuertes radiaciones UV |5,7,9,10]. En el caso de aislar sustancias colorantes individuales de las plantas (como, por ejemplo, en el caso de las betalaínas extraídas de la remolacha), el tinte resultante carece de estos componentes y, en muchos casos, es necesario agregar antioxidantes sintéticos a el producto final para evitar cambios de color [11].

Los antioxidantes son un grupo de compuestos químicos que juegan un papel importante en la defensa contra el estrés oxidativo. Su función principal es la neutralización de los radicales libres de oxígeno, llamados especies reactivas de oxígeno (ROS), que son productos secundarios altamente reactivos del metabolismo.

Una gran proporción de los antioxidantes son sustancias de origen vegetal, que incluyen, por ejemplo, ácidos fenólicos o flavonoides. Algunos tintes vegetales también muestran un efecto antioxidante que, por sus propiedades, podría sustituir a los pigmentos sintéticos que se utilizan actualmente en cosmética. Un ejemplo de tales compuestos pueden ser las antocianinas, que pertenecen a los flavonoides. Están presentes en las hojas, frutos y flores de muchas plantas, por ejemplo, bayas (choke-berries, grosellas negras, arándanos y otros), uvas, achicoria roja, etc., y les dan colores azul, rojo y morado. [12-14]. Además, las antocianinas exhiben propiedades antiinflamatorias, antioxidantes y hepatoprotectoras y apoyan el correcto funcionamiento del sistema cardiovascular [12-14]. También se ha demostrado la presencia de antocianinas en Punica granatum L., Clitoria ternatea L. y Papaver rhoeas L. [15-17]. Las betacianinas, que son responsables del color rojo violeta, se encuentran en las hojas, las flores, las raíces, los frutos de las plantas y en los sombreros de los champiñones. Estos colorantes muestran propiedades anticancerígenas, antioxidantes y antiinflamatorias. Las betacianinas incluyen gomphrena I, gomphrena II y gomphrena III, que se encuentran en Gomphrena globosa L. [18,19]. Otro compuesto colorante que tiene un efecto antioxidante es la cartamina.agua de cistancheLe da a los órganos de la planta un color rojo y está presente, entre otros, en Carthamus tinctorius L. [20,21].

El objetivo de estos estudios fue investigar las propiedades de los extractos de agua de plantas que son la fuente de pigmentos vegetales. En estudios preliminares, se obtuvieron extractos de flores de colores de 20 plantas diferentes, cuyo uso en productos cosméticos no está prohibido. Entre ellos, se seleccionaron cinco extractos caracterizados por el color más fuerte y la estabilidad durante la exposición a la radiación UV, cambios en el pH de la solución acuosa y la acción de agentes oxidantes (peróxido de hidrógeno). Los extractos con las propiedades más preferibles seleccionados para futuras investigaciones fueron extractos de Papaver rhoeas L. (PRE), Punica granatum L. (PGE) y Clitoria ternatea L. (KTE), Carthamus tinctorius L. (CTE) y Gomphrena globosa L.(GGE). Se determinaron los compuestos bioactivos de los extractos de plantas enumerados, así como sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. Se analizó la actividad citotóxica de los extractos sobre fibroblastos y queratinocitos. También se estudió la capacidad de reducir la pérdida de agua transepidérmica (TEWL) y la capacidad de inhibir la actividad de las enzimas responsables de la destrucción de la elastina y el colágeno. Los extractos obtenidos se aplicaron en el desmaquillador modelo en forma de líquido micelar como colorantes bioactivos y multifuncionales.

2. Resultados y Discusión

2.1.Determinación de Compuestos Bioactivos por HPLC-ESI-MS/MS

Se desarrolló un método cromatográfico para profundizar en las estructuras químicas de los compuestos activos. Los principales compuestos fenólicos se determinaron en el modo de iones negativos sobre la base de la relación masa-carga (m/z) de los iones precursores detectados y se confirmaron mediante los iones producto resultantes de la fragmentación MS2 mediante HPLC-ESI-MS/ EM. Los compuestos se identificaron basándose en los iones de producto resultantes. Los datos de MS, los perfiles de fragmentación de MS/MS y la fórmula molecular se compararon con estándares auténticos o datos de la literatura [22,23.bioflavonoides cítricosLa Tabla 1 enumera los compuestos activos identificados en los extractos de agua usando HPLC-ESI-MS/MS.

Los cromatogramas de iones extraídos obtenidos en el modo de iones negativos para extractos investigados en agua se presentan en un archivo complementario. Los resultados obtenidos de HPLC-ESI MS/MS revelaron la presencia de polifenoles, de los cuales los ácidos fenólicos y los flavonoides fueron un grupo bien representado. Los flavonoides caracterizados fueron los derivados de quercetina y kaempferol, mientras que los ácidos fenólicos fueron los ácidos cafeico, quínico, gálico y cafeoilquínico (CQA) con dos isómeros: 3-y 5-CQA. En los extractos de muestra también se identificaron varios otros glucósidos flavonoides, incluidos kaempferol-3-O-rutinósido y kaempferol-3-O-glucósido.

El ácido quínico, el ácido gálico, el ácido cafeico, 3-CQA,5-CQA y la quercetina se cuantificaron en función de la curva de calibración generada usando áreas de pico de estándares analíticos en modos de monitoreo de reacciones múltiples (MRM). Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 2. Con base en la suma de los compuestos determinados (Tabla 2), se encontró que el extracto acuoso de PGE fue el más abundante en determinados compuestos bioactivos. El ácido quínico se determinó en mayor cantidad en el extracto acuoso de CTE, mientras que el extracto acuoso de PGE se caracterizó por el mayor contenido de ácido gálico. El ácido cafeico fue el compuesto más abundante determinado en el extracto KTE.

2.2. Determinación de propiedades antioxidantes

El análisis de la composición de los extractos mostró la presencia de flavonoides y compuestos fenólicos, como ácido quínico, ácido gálico, quercetina, rutina, ácido cafeico, entre otros. Estas sustancias son conocidas por sus propiedades antioxidantes, que han sido demostradas en numerosos estudios. La actividad antioxidante de los extractos se examinó en la siguiente parte de esta investigación.

El primer estudio se realizó con el radical ABTSe ​​plus.beneficios del cinomorioA partir de los resultados obtenidos, se determinó el punto IC50 para cada uno de los extractos de plantas, como se muestra en la Tabla 3. El valor más bajo de IC50 se mostró para el extracto de PGE （24.8 ug/mL）, y fue aproximadamente 5.4 veces más lento que el valor obtenido. para GGE, que fue el más alto. Por lo tanto, PGE mostró la mejor capacidad antioxidante. Además, PRE y KTE lograron valores bajos de IC50 (65,5 y 63,3 ug/mL respectivamente), lo que contribuye a su buen efecto antioxidante.

En la siguiente parte de la investigación, se examinó la capacidad de los extractos para reducir la producción de especies reactivas de oxígeno en las células. Cuando los niveles de especies reactivas de oxígeno en las células superan la cantidad de antioxidantes, se produce estrés oxidativo. Las ROS pueden dañar el ADN, las proteínas y los lípidos, lo que puede contribuir al desarrollo de enfermedades y aumentar el proceso de envejecimiento. En estos estudios, se investigaron los efectos sobre la producción intracelular de ROS en fibroblastos y queratinocitos, utilizando colorante fluorogénico H2DCFDA. Al analizar los resultados que se muestran en los gráficos (Figura 1A, B), se puede concluir que todos los extractos probados reducen la cantidad de células ROSin. Todos los extractos mostraron el mayor potencial para minimizar el estrés oxidativo a la concentración de 500ug/mL. En las células BJ, la mayor capacidad para reducir las ROS se mostró en los extractos de PGE y PRE. Los valores de fluorescencia para estos extractos de plantas, con una concentración de 500 ug/mL, fueron alrededor de un 60 por ciento más bajos que para las células no tratadas con extractos (control). En las células HaCaT, la mayor capacidad para reducir ROS también se mostró para PGE y PRE, y la fluorescencia fue 25-30 por ciento más baja en comparación con el control (concentración de 500 ug/mL). La capacidad para reducir el estrés oxidativo intracelular en células HaCaT por KTE, CTE y GGE a la concentración de 100 ug/mL fue similar al control.

En base a los resultados descritos, se puede confirmar que los extractos de plantas ensayados tienen capacidad antioxidante. Esto se debe a la presencia de diversas sustancias que son capaces de neutralizar los radicales libres. La mejor actividad antioxidante la mostraron los extractos de PGE y PRE. El extracto acuoso de P. rhoeas contenía ácido cafeico, ácido quínico, ácido gálico, rutina y quercetina, que son conocidos por sus propiedades antioxidantes [24-29]. Además, se ha demostrado que la vitamina C está presente en los pétalos de esta planta [30]. La vitamina C es un donante de electrones y por eso previene la oxidación de otros compuestos. Como resultado, se oxida a sí mismo, formando un radical libre relativamente estable. Debido a estas acciones, reduce el daño oxidativo [31,32]. El PRE también contiene pigmentos del grupo de las antocianinas [33], que tienen la capacidad de capturar los radicales libres [34]. La presencia de los compuestos mencionados en PRE le confiere a esta planta buenas propiedades antioxidantes, las cuales fueron demostradas en estos estudios y por otros investigadores [35,36]. El análisis por HPLC-ESI-MS mostró que el extracto acuoso de PGE contenía ácido cafeico, ácido quínico, quercetina y kaempferol-O-glucósido. Además, las flores de estas plantas son ricas en ácido elágico, ácido ursólico, ácido maslínico y ácido asiático. Estas sustancias son conocidas por su capacidad antioxidante, así como por sus propiedades antiinflamatorias [24-2937,38]. Es su presencia lo que hace que el extracto de esta planta muestre su efecto positivo en la reducción del estrés oxidativo 39,40].CTE contiene ácido cafeico, ácido quínico, ácido gálico, ácidos cafeoilquínicos, isoquercetina, quercetina, rutina y kaempferol-O-glucósido , también antocianinas que son las responsables de sus propiedades antioxidantes. Kamkaen y Wilkinson también demostraron la actividad antioxidante de CTE mediante el método DPPH, obteniendo el resultado para el extracto acuoso IC50=1 mg/mL[41]. GGE además de compuestos fenólicos y flavonoides determinados mediante el método HPLC-ESI-MS, también contiene betacianinas, que son pigmentos con propiedades antioxidantes [18,42. Susilaningrum y Wijayanti han demostrado que el extracto etanólico de GGE tiene una actividad antioxidante muy fuerte (IC50=49.9ug/mL)[43]. CTE contiene ácido cafeico, ácido quínico, ácido gálico, ácidos cafeoilquínicos, isoquercetina, quercetina y kaempferol-O-glucósido, que hacen que esta planta presente capacidad antioxidante.

2.3.Evaluación de la inhibición de la matriz metalopeptidasa

Para evaluar la posibilidad de utilizar extractos de plantas en formulaciones destinadas a combatir los signos del envejecimiento de la piel, un elemento importante es evaluar su capacidad para inhibir la actividad de enzimas estrechamente involucradas en los procesos de envejecimiento de la piel. Las principales enzimas cuyo aumento de actividad conduce a la degradación de las fibras de colágeno y elastina, lo que acelera el envejecimiento de la piel, son la colagenasa y la elastasa [44]. Como parte de este trabajo, se investigó la influencia de los extractos analizados de cinco plantas estudiadas sobre la posibilidad de una inhibición estadísticamente significativa de la actividad de estas metaloproteinasas. Como parte de los experimentos realizados, se realizaron mediciones para dos concentraciones de cada uno de los extractos∶100 y 250 ug/mL y los resultados se presentan en las Figuras 2 y 3. Se observó que todos los extractos analizados son capaces de o en menor grado influyen en la actividad de estas enzimas en condiciones in vitro. Se observó que a la mayor de las concentraciones probadas, la actividad antienvejecimiento fue mayor. Durante las mediciones de la actividad elastasa, la mayor inhibición se observó para el extracto de PGE (44,97 por ciento), seguido de GGE (39,11 por ciento), PRE (30,99 por ciento), CTE (30,33 por ciento) y KTE (27,7 por ciento), respectivamente. En el caso de la segunda enzima, la colagenasa, el extracto de PGE (41,30 por ciento) también mostró la mayor inhibición, seguido de GGE (40,61 por ciento), CTE (39,09 por ciento), KTE (26,68 por ciento) y PRE (21,83 por ciento). Como parte del análisis, también se realizaron mediciones de inhibidores comúnmente conocidos de estas enzimas, SPCK para elastasa y 1,10-fenantrolina para colagenasa, para los cuales se observó una inhibición del 57,88 % y 51,84 %, respectivamente. Así, la inhibición obtenida para los extractos analizados, especialmente PGE y GGE, indica que presentan una actividad sólo ligeramente inferior a los inhibidores comúnmente conocidos de estas metaloproteinasas, lo que puede indicar su uso en preparaciones cosméticas y farmacéuticas contra el envejecimiento cutáneo.

Ya hemos demostrado la actividad anticolagenasa y antielastasa de las plantas estudiadas en estudios previos para un tipo diferente de extracto (agua-etanol)[45]. La actividad confirmada en este estudio también para extractos acuosos indica que varios tipos de extractos obtenidos de estas plantas pueden ser una fuente de compuestos biológicamente activos con actividad antienvejecimiento. Los análisis cromatográficos de los extractos probados mostraron la presencia de numerosos compuestos con probadas propiedades antienvejecimiento, como el ácido cafeico, el ácido quínico, el ácido gálico, la quercetina o la rutina. La capacidad de inhibir el envejecimiento de la piel está relacionada con el amplio espectro de acción de estos compuestos, que ha sido demostrado en numerosos artículos científicos. Chiang et al. en su estudio indicaron que el ácido cafeico puede inhibir el fotoenvejecimiento de la piel como resultado de la radiación UVB al inhibir las metaloproteinasas y aumentar la producción de procolágeno tipo I [46]. Además, Staniforth et al. demostraron que este ácido fenólico puede inhibir la expresión de ARNm de IL-10 inducida por UVB y disminuir la activación de las proteínas quinasas activadas por mitógenos [47].jacinto del desiertoLa posibilidad de una ligera inhibición de la actividad de la elastasa por el ácido quínico se mostró en los estudios de Shoko et al. [48]. Chaika et al. en su trabajo demostraron las propiedades antienvejecimiento del ácido gálico manifestadas por la inhibición de la formación de melanina al suprimir la actividad de la tirosinasa y la proteína relacionada con la tirosinasa-2, altas propiedades antioxidantes y la posibilidad de inhibir la metaloproteinasa de matriz-2 [49]. Además, Hwang et al. encontró que este ácido reduce la sequedad de la piel y limita la formación de arrugas. Esto es el resultado de la inhibición de la secreción de metaloproteinasa de matriz-1 y un aumento en el nivel de elastina, procolágeno tipo I y factor de crecimiento transformante- 1 [50]Otros autores han demostrado que la quercetina inhibe la actividad de la elastasa y reduce la peroxidación lipídica[51,52]. La rutina de bioflavonoides también se caracteriza por un efecto antienvejecimiento muy fuerte. Como se demostró por Seong et al., puede aumentar la expresión de ARNm de colágeno tipo I y disminuir la expresión de ARNm de metalopeptidasa 1 de matriz en fibroblastos dérmicos humanos. Además, la rutina puede afectar positivamente la elasticidad de la piel y reducir significativamente el número y la longitud de las arrugas [53]. Por lo tanto, la posibilidad de interacción de los compuestos presentes en los extractos probados en este estudio en muchos procesos celulares da como resultado las propiedades antienvejecimiento de estas plantas. La capacidad de las plantas de prueba para inhibir la actividad de colagenasa y elastasa puede implicar varios mecanismos. Esto puede estar relacionado con la interacción de los compuestos polifenólicos presentes en los extractos, principalmente sus grupos hidroxilo, con el esqueleto o las cadenas laterales de la enzima, o cambios conformacionales que conducen a la inactivación de la enzima [54,55]. La inhibición también puede ser relacionado con la capacidad de los compuestos polifenólicos y los flavonoides para quelar los iones metálicos que se encuentran en el sitio activo de las metaloproteinasas, como la elastasa y la colagenasa [56,57].

2.4. Determinación de propiedades antiinflamatorias

Durante las últimas décadas, la inflamación ha sido reconocida como un importante factor de riesgo para diversas enfermedades humanas. Las respuestas inflamatorias crónicas están predispuestas a una progresión patológica de enfermedades crónicas caracterizadas por infiltración de células inflamatorias, producción excesiva de citocinas, desregulación de la señalización celular y pérdida de la función de barrera. Apuntar a la reducción de la inflamación crónica es una estrategia beneficiosa para combatir varias enfermedades humanas. Las proteinasas y las lipoxigenasas son las enzimas que intervienen en varios tipos de inflamación. Las proteinasas se han relacionado con reacciones artríticas. Los neutrófilos, en sus gránulos lisosomales, transportan muchas serina proteinasas. Las proteinasas de los leucocitos juegan un papel importante en el desarrollo del daño tisular durante los procesos inflamatorios [58]. Las lipoxigenasas son enzimas clave en la biosíntesis de leucotrienos, que a su vez son mediadores cruciales en muchas enfermedades inflamatorias. El mecanismo de acción antiinflamatoria implica una serie de cuestiones en las que el metabolismo de los ácidos araquidónico y linoleico desempeña un papel importante [59,60].

Figura 2. El efecto de los extractos de plantas sobre la actividad de la enzima elastasa. Los datos son la media de tres experimentos independientes en los que cada muestra se analizó por triplicado. Letras diferentes en los gráficos indican diferencias significativas entre los resultados individuales (p<>

Este artículo está extraído de Molecules 2022, 27, 922. https://doi.org/10.3390/molecules27030922 https://www.mdpi.com/journal/molecules