UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO - CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE – ICS
CURSO DE BACHARELADO EM FARMÁCIA
___________________________________________________________________________
CONTROLE DE QUALIDADE DE SISTEMAS
MICROEMULSIONADOS CONTENDO EXTRATO DE CASCA DE
BACABA (Oenocarpus bacaba Mart).
ANA FLÁVIA PEREIRA PICCOLI
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO - CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE – ICS
CURSO DE BACHARELADO EM FARMÁCIA
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CONTROLE DE QUALIDADE DE SISTEMAS
MICROEMULSIONADOS CONTENDO EXTRATO DE CASCA DE
BACABA (Oenocarpus bacaba Mart).
ANA FLÁVIA PEREIRA PICCOLI
Trabalho de Curso apresentado ao Curso de Farmácia da Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT, campus de Sinop para obtenção do título de Farmacêutico, sob a orientação da
Profª Drª Dênia Mendes de S. Valladão.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO - CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE – ICS
CURSO DE BACHARELADO EM FARMÁCIA
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO - CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE – ICS
CURSO DE BACHARELADO EM FARMÁCIA
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CONTROLE DE QUALIDADE DE SISTEMAS MICROEMULSIONADOS CONTENDO EXTRATO DE CASCA DE BACABA (Oenocarpus bacaba Mart).
ANA FLÁVIA PEREIRA PICCOLI
Trabalho de curso de graduação apresentado e defendido ao Instituto de Ciências da Saúde da Universidade Federal de Mato Grosso como requisito parcial para a obtenção do título de
Bacharel(a) em Farmácia.
Aprovado em: 07 de dezembro de 2018.
BANCA EXAMINADORA
__________________________________________ Profª Drª Dênia Mendes de S. Valladão
Instituto de Ciências da Saúde UFMT – Campus Sinop
(Orientador)
__________________________________________ Msª Bruna Mendes Corrêa
Faculdade Fasipe Sinop (Membro)
__________________________________________ Prof Dr Elton Brito Ribeiro
Instituto de Ciências da Saúde UFMT – Campus Sinop
“Dedico este trabalho á minha motivação diária, meus pais, Císero e Marilene, que não pouparam esforços para que esse objetivo fosse alcançado. Minha tia, Marinet, pelo carinho, exemplo e incentivo, e todos os professores que contribuíram com seu conhecimento e dedicação, apoiando meu crescimento acadêmico e pessoal.”
AGRADECIMENTOS
Agradeço á Deus por me mostrar nos momentos mais difíceis, o quanto sou forte, e possibilitar a concretização desse trabalho.
Agradeço a minha família, minha mãe Marilene e meu pai Císero, pelo exemplo de vida e todo carinho depositado em cada gesto de incentivo e cuidado. Por terem acreditado e me amado incondicionalmente, doando de tempo, recursos e energia para tornar minhas humildes metas, grandes realizações. Pela paciência, dedicação e orações em meu favor, aos meus pais expresso o meu maior agradecimento. Agradeço também a tia Marinet por todo encorajamento, que fortaleceu cada uma das minhas decisões. Meu irmão Pedro, minhas primas Daiana e Ilza, e demais familiares que sempre estavam ali torcendo para que tudo desse certo. Agradeço pelo apoio, amor e compreensão por todos esses anos.
Agradeço a minha orientadora, Prof. Dra. Dênia Mendes de Sousa Valladão, pela oportunidade е apoio durante todo o trabalho, sua paciência, cuidado e visão fazem jus ao termo adotado pelos orientados, mãe. Das exigências ao reconhecimento, sua contribuição foi mais que acadêmica, foi humana. Agradeço ainda a todos os professores que colaboraram com seus ensinamentos, durante minha graduação, especialmente ao coordenador do curso e Prof. Dr. Elton Brito Ribeiro e a Prof. Dra. Carla Regina Andrighetti, por todo o conhecimento compartilhado, pelo trabalho em conjunto no laboratório, por todo suporte, disposição e palavras de incentivo.
Agradeço aos meus colegas de laboratório, Bruna Mendes Corrêa e Maycon de Paula, pela atenção e auxílio nas atividades de pesquisa realizadas.
Agradeço aqueles que a universidade me proporcionou a chamar de amigos, Raquel Geane, Camila Andrade Decol, Rhuan Vinicíus Esprendor e Alissara Rohenkohl, que não me deixaram ser vencida pelo cansaço e dividiram comigo alegrias e angústias de toda trajetória acadêmica, pessoas lindas e incríveis que irei levar para o resto da vida, amo vocês, meus “nojos”!
Agradeço também a parceria de Laura Tayna Andrade, Franciele Sales e Diego Nogueira da Silva, pelas risadas, broncas e o carinho que tornaram mais leves meus dias de tensão e estresse.
A todos, citados aqui ou não, meu muito obrigada, por torcerem e vibrarem com a minha conquista!
RESUMO
PICCOLI, A.F.P. Controle de qualidade de sistemas microemulsionados contendo extrato de casca de bacaba (Oenocarpus bacaba Mart). 2018. p. 44 . Trabalho de Curso de Farmácia – Universidade Federal de Mato Groso, Campus de Sinop.
Palavras-chaves: casca de bacaba, extrato, microemulsão.
O uso habitual dos frutos amazônicos na alimentação e na medicina popular das comunidades regionais tem demonstrado o grande potencial desses frutos como fonte para o desenvolvimento de novas formulações de interesse para a indústria farmacêutica e cosmética. Dentre as espécies da região, a palmeira Oenocarpus bacaba Mart. conhecida como bacabeira, têm ganhado destaque devido sua atividade antioxidante, o que alavanca pesquisas para formulação de novos produtos em novas alternativas de liberação dos ativos, com o objetivo de tratar ou prevenir o envelhecimento cutâneo. Assim, o objetivo do trabalho foi desenvolver sistemas microemulsionados contendo o extrato de casca de bacaba e sua potencial atividade antioxidante visando aproveitar um produto que seria descartado. Os sistemas microemulsionados foram formulados com o uso de água de destilada, triglicérides de ácido cáprico/caprílico, EHL= 10,8, monoestearato de sorbitano (Span 80), EHL = 4,3, polissorbato 80 (Tween 80) EHL = 15,0, propileno glicol e extrato de casca de bacaba. Foram desenvolvidas 72 formulações sendo que 8 proporcionam sistemas microemulsionados, os quais foram submetidos a estudos de estabilidade preliminar e acelerada. Nos ensaios de estabilidade das formulações, as mesmas foram submetidas á centrifugação, testes de pH e condutividade elétrica em diferentes temperaturas. Após o estudo, 4 das amostras mantiveram características de microemulsão, demonstrando pH estável e condutividade elétrica constante. Apresentaram-se física e termodinamicamente estáveis, homogêneas e translúcidas, sendo viáveis para a utilização na incorporação de ativos farmacêuticos e cosméticos.
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 9 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 11 2.1 FRUTOS DA AMAZÔNIA ... 11 2.2 PALMEIRAS DA AMAZÔNIA ... 12 2.3 EMULSÕES E MICROEMULSÕES ... 13 3. OBJETIVO ... 15 4. ARTIGO ... 16 REFERÊNCIAS ... 36 ANEXOS ... 41
1. INTRODUÇÃO
A última década se caracterizou pela conscientização da importância dos recursos naturais e sua utilização, onde se observou um aumento no número das plantas nativas como fonte para uma variedade de produtos, tais como óleos, corantes e produtos alimentícios processados (ESCRICHE et al.,1999).
Sendo o Brasil detento de notável biodiversidade, todo ano novas espécies são descobertas. A região amazônica ganha destaque sendo um importante cenário para bioprospecção, uma vez que muitas plantas nativas da região têm sido utilizadas na alimentação, na medicina popular, na busca de novos fármacos, na indústria cosmética, na obtenção de biocombustíveis e outros (OLIVEIRA et al., 2006) . Neste contexto destacam-se os frutos, que embora acessíveis ao consumo regional, o uso comercial é mínimo ou inexistente. As propriedades nutricionais e de saúde em muitas dessas frutas seguem inexplorados, e a pesquisa científica associada ainda é insuficiente (ABADIO et al., 2012).
Na abundância frutífera da região amazônica, encontra-se a bacaba (Oenocarpus bacaba Mart.) fruto comestível de coloração roxa que é consumido localmente como suco natural ou transformado em bebidas, geleias e sorvetes (ABADIO et al., 2012). O potencial econômico da bacaba consiste, principalmente, no uso da polpa e do palmito, e na extração do óleo comestível, cujas características organolépticas e propriedades físico-químicas são muito parecidas com as do óleo de oliva (MENDONÇA; ARAÚJO,1999). Na medicina popular, a utilização do óleo esta relacionada às infecções pulmonares como bronquite e tuberculose e como laxante, oferecendo resultados satisfatórios. Os índios Bora do Peru fazem o uso das sementes em fase de germinação para o preparo de uma bebida indicada em casos de picada de cobra (FERREIRA; MEDEIROS, 2005). Desta maneira o potencial nutricional, farmacêutico e cosmético acerca deste fruto torna-se interessante em função do seu uso popular.
Ainda, o fato do fruto da bacaba apresentar coloração, que varia do vermelho escuro ao violeta/azul indica a presença de antocianinas que são pigmentos vegetais solúveis em água, pertencente ao grupo dos flavonóides (SIMÕES, 2010), que podem colaborar para propriedades antioxidantes em formulações para pele envelhecida ou como preventivo do envelhecimento (RIBEIRO, 2010; BIAVATTI et al., 2007; ILHA et al., 2008), além de diminuir o risco de desenvolvimento de algumas doenças crônicas não transmissíveis, quando ingeridas (SILVA et al., 2010).
Assim, a bacaba se torna um candidato á indústria cosmética e farmacêutica já que a inovação para o mercado demanda vantagens em relação ás formulações usuais.
A procura por novos veículos, no sentido de estabelecer alternativas para a veiculação de ativos, solubilização de ativos lipofílicos, assim como aumento da estabilidade física e química de moléculas lábeis e minimização dos efeitos colaterais vem aumentando (TIUMAN, 2011) no intuito de superar dificuldades de administração de moléculas bioativas e constituir um veículo para formulações farmacêuticas.
Diante do exposto, este trabalhou visou o desenvolvimento de sistemas microemulsionados contendo o extrato de casca de bacaba, bem como, a sua potencial atividade antioxidante de modo a aproveitar um produto que seria descartado.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 FRUTOS DA AMAZÔNIA
O bioma Amazônia apresenta expressiva diversidade de espécies frutíferas. Cavalcante (1991) classificou 176 espécies com frutos comestíveis na região sendo metade delas nativas. Contudo, a abundância é bem maior, havendo estimativas que apontam que das 500 espécies frutíferas brasileiras, aproximadamente 44% têm como cerne de origem a Amazônia (QUEIROZ; GOEDERT, 1999).
Estudos relacionados com caracterização de frutas amazônicas limitam-se principalmente às espécies que têm maior relevância econômica atualmente, como o açaí (Euterpe oleracea Mart.), o cupuaçu (Theobroma grandiflorum), o bacuri (Platonia insignis Mart.) e a pupunha (Bactris gasipaes Kunth) (CARVALHO; MULLER, 2005). Ao açaí, por exemplo, atribui-se propriedade energética, motivo pelo qual é amplamente consumido no país e com grande procura no mercado exterior (SOUZA; ROCHA, 2015). O cupuaçu é outro importante fruto amazônico e seu valor econômico esta na polpa, que é utilizada na forma de suco, néctar, iogurte, sorvete, licor, geléia, compota, e outros doces (COHEN; JACKIX, 2005). Já o bacuri, que é um dos frutos mais populares da região amazônica, possui polpa agridoce rica em potássio, fósforo e cálcio, é utilizado no consumo direto ou na produção de doces, sucos e outros alimentos. A utilização da sua casca também está relacionada com a culinária local e o óleo obtido de suas sementes é empregado como anti-inflamatório e cicatrizante na medicina popular. Ainda de relevância na região da Amazônia é a pupunha, rica em carboidratos, proteínas, gorduras, fibras, com alto teor de pró-vitamina A (OLIVEIRA; MARINHO, 2010), além da sua utilização regionalmente na produção de farinhas e bebidas (CLEMENT, 2000).
Canuto et. al., (2010) apontam que a determinação física, química e a quantificação de componentes bioativos dos frutos são cruciais para o conhecimento do valor nutricional, e comercialmente, agregam valor e qualidade ao produto final. O conhecimento das propriedades funcionais, substâncias com atividade antioxidante vem sendo cada vez mais pesquisada pelo fato de proteger o organismo humano contra o estresse oxidativo, evitando e prevenindo diversos distúrbios crônico-degenerativos. Assim, a motivação para o consumo destes frutos vai além da finalidade alimentícia, abrangendo também questões culturais e aspectos da estética e saúde, devido às propriedades funcionais destes frutos, o que fornece um valor agregado.
2.2 PALMEIRAS DA AMAZÔNIA
As palmeiras nativas da Amazônia, de modo geral, são utilizadas pelos moradores da região, principalmente, por possuírem frutos comestíveis (BALICK; BECK., 1990; CAMPOS; EHRINGHAUS, 2003), ricos em gordura insaturada, composta principalmente pelos ácidos oleico e linoleico, possuindo propriedades cardioprotetoras e apresentando composição notável de micronutrientes. (HIDALGO et al., 2016). Dentre as espécies da região, encontra-se a palmeira Oenocarpus bacaba Mart. (Figura 1) conhecida popularmente como bacabeira, que pertence à família das Arecaceae, frequentemente encontrada nas matas de terra firme e áreas abertas, nos estados do Amazonas e Pará (HENDERSON, 1995). A bacabeira apresenta ampla e diversificada utilização: as folhas são usadas em coberturas e revestimentos de casas, além da fabricação de artesanato como bolsas, cestos. O tronco é utilizado na construção civil, além da produção de arcos e flechas. Seus frutos (Figura 2) são comestíveis e muito utilizados pela comunidade, sendo preparado o "vinho de bacaba", de sabor agradável semelhante ao do açaizeiro e com alto teor de lipídios. A bacaba é também apreciada pelo seu palmito retirado da porção mais jovem de seu estipe. Na medicina popular é usado contra infecções pulmonares, tratamento de tuberculose e como laxante (QUEIROZ; BIANCO, 2009; FERREIRA et al.,2005).
Figura 1. A palmeira Oenocarpus bacaba Mart. Fonte: Ivani,2010.
Figura 2. Fruto da bacabeira, bacaba.
Fonte:http://www.terrastock.com.br/default.asp?i=b r&p=detalhes&cod=c6644.
Segundo, Abadio et al (2012), a bacaba apresenta também uma fonte rica de compostos fenólicos e flavonóides, incluindo antocianinas. As antocianinas são metabólitos secundários de plantas, que pode favorecer a atividade
antioxidante, sendo viável em formulações para a pele a fim de retardar o processo de envelhecimento e atuarem como sequestradores de radicais livres , sendo úteis para o tratamento de doenças degenerativas, quando ingeridos (RIBEIRO, 2010; PESSUTO et al., 2009), caracterizando o fruto da bacaba como um candidato á indústria cosmética e farmacêutica o que estimula pesquisas para desenvolvimento de produtos com o objetivo de tratar ou prevenir o envelhecimento cutâneo. Uma vez que, a inovação no mercado exige vantagens em relação às formulas já conhecidas, o uso de novos veículos para ativos, como os sistemas microemulsionados, vinculado ao grande potencial do fruto, sugere grandes perspectivas na indústria.
2.3 EMULSÕES, NANOEMULSÕES E MICROEMULSÕES
A emulsão farmacêutica é uma mistura termodinamicamente instável de dois líquidos imiscíveis, constituídos de uma fase dispersa insolúvel na fase dispersante e um terceiro componente que é o agente tensoativo, responsável pela união destas duas fases (ANSEL et al., 2000). Emulsões apresentando fase interna oleosa e fase externa aquosa são emulsões óleo-em-água (o/a), enquanto que emulsões cuja fase interna é aquosa e fase externa oleosa são denominadas emulsões água em óleo (a/o) (PINHEIRO, 2014). As emulsões são muito utilizadas na área farmacêutica e cosmética devido a sua capacidade de veiculação de princípios ativos hidrossolúveis e/ou lipossolúveis e boa aceitação por parte dos clientes (LACHMAN et al., 2001). Além disso, emulsões apresentadas como cremes e loções são as formas farmacêuticas mais comercializadas popularmente, devido à grande capacidade de espalhamento sobre a pele (CHORILLI, et al., 2006) e fácil armazenagem em frascos, potes ou bisnaga, que agiliza o processo de transporte. Nanoemulsões são dispersões semelhantes também cineticamente estáveis e opacas, porém, com gotículas dispersas na faixa de tamanho compreendida entre 300-500 nm. Para formar uma nanoemulsão é necessária uma contribuição de energia, geralmente, de dispositivos mecânicos ou do potencial químico dos componentes, ou seja, a energia livre para manter a dispersão coloidal é maior do que a energia livre para separar as fases, sendo necessária uma energia de fonte externa para manter o sistema estável (SANTOS,2010).
As microemulsões podem ser definidas como sistemas termodinamicamente estáveis, isotrópicos e transparentes, de dois líquidos imiscíveis estabilizados por um filme de tensoativos, localizados na interface óleo/água, de gotículas com diâmetro 10-300 nm (OLIVEIRA, 1997; OLIVEIRA et al., 2004). O interesse nas microemulsões como veículos de preparações farmacêuticas deve-se a capacidade desses sistemas em solubilizar substâncias hidrofílicas e lipofílicas ao mesmo tempo, além de melhorar a solubilidade e estabilidade dos
ativos. A presença de tensoativos emulsionantes aumenta a permeabilidade da membrana celular, o que facilita a absorção do fármaco, possibilitando uma maior biodisponibilidade (BAGWE et. al., 2001), que acarreta maiores vantagens, quando comparado á demais veículos (Quadro 1). Assim, muitos estudos visam compreender a formação e a estabilidade de sistemas microemulsionados, bem como sua caracterização para aplicação nas indústrias farmacêuticas e cosméticas (FIORI, 2017; TORRES, 2018). O objetivo é sugerir novos veículos, baseando-se nas concentrações de óleo, água e tensoativos, visto que a incorporação do extrato neste sistema pode solucionar as limitações envolvendo a permeabilidade e estabilidade dos componentes químicos, devido ao menor tamanho de gotículas e a alta concentração de tensoativos (REIS, 2014).
Quadro 1. Diferenças que conferem vantagens, na utilização de sistemas microemulsionados.
EMULSÕES NANOEMULSÕES MICROEMULSÕES
Cineticamente estáveis Cineticamente estáveis Termodinamicamente estáveis
Opacas, leitosas Opacas, leitosas Transparentes
> 1000 nm 300-500 nm 10- 300 nm
Formação requer energia Formação requer energia Forma-se espontaneamente
Para caracterização destes sistemas, são utilizadas técnicas experimentais como pH, densidade, condutividade elétrica, microscopia de luz polarizada, comportamento reológico e viscosidade, difração de raio X, índice de refração e potencial zeta, entre outras (PODLOGAR et al., 2004 ; BOONME et al., 2006; DAMASCENO et al., 2011) que permitem observar as características físico químicas das microemulsões, bem como monitorar a estabilidade destas, em determinado intervalo de tempo, sob diferentes condições ambientais.(JÁCOME, 2015).
3. OBJETIVOS OBJETIVO GERAL:
Avaliar parâmetros de qualidade e de estabilidade de sistemas microemulsionados contendo extrato de casca de bacaba (Oenocarpus bacaba Mart.).
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Desenvolver sistemas microemulsionados contendo extrato de casca de bacaba;
Avaliar os parâmetros de qualidade de sistemas microemulsiionados contendo extrato de casca de bacaba;
Realizar estudos de estabilidade preliminar e acelerada nos sistemas microemulsionados desenvolvidos;
4. ARTIGO
O artigo foi elaborado de acordo com as normas da Revista Fronteiras: Journal of Social, Technological and Environmental Science, à qual foi submetido.
Development, Characterization and Stability of Bacaba Peel Extract
Microemulsion Systems
Desenvolvimento, Caracterização e Estabilidade de Sistemas
Microemulsionados Contendo Extrato de Casca de Bacaba
Bruna M. Corrêaa, Ana Flávia P. Piccolib, Flávia R. Barbosaa, Elton B. Ribeirob, Carla R. Andrighettib , Leonardo G. Vasconcelosc, Leandro D. Battirolaa e Dênia M. de S.
Valladãoa,b*
a
Institute of Natural, Human and Social Sciences, Federal University of Mato Grosso, 78557-267 Sinop – MT, Brazil.
b
Institute of Health Sciences, Federal University of Mato Grosso, 785577-267 Sinop, MT- Brazil.
c
*deniavalladao@gmail.com Abstract
Bacabeira (Oenocarpus bacaba MART.), a palm tree native from Amazon, has flavonoids found in its fruit peel with antioxidant activity, interesting to incorporate and stabilize in formulations in order to create drug vehicles with advantages. Thus, the aim of this work was to incorporate bacaba peel extract in microemulsions to assess its stability. All formulations contained pre-established quantities of distilled water, capric/caprylic triglycerides, Span 80® and Tween 80®,with 5 % of extract at 0.1 g mL-1 added. From the 72 tested formulations, eight produced microemulsions and were subjected to centrifugation, physicochemical characterization and stability studies, with four sustaining their physical stability. All samples showed Newtonian profile and linear viscosity. The droplets size did not exceed 325 nm of hydrodynamic diameter. Test for antioxidant activity showed satisfactory. Therefore, it was possible to develop microemulsions from peel bacaba with stability that is suitable for their use as drug vehicles.
Resumo
Bacabeira (Oenocarpus bacaba MART.), uma palmeira nativa da Amazônia, possui flavonóides encontrados na casca de seu fruto com propriedades antioxidantes, interessantes para incorporar e estabilizar em formulações no intuito de criar veículos de fármacos com benefícios. Portanto, objetivo deste trabalho foi incorporar extrato de casca de bacaba em microemulsões para avaliar sua estabilidade e potencial antioxidante. As formulações contêm quantidades pré-estabelecidas de água destilada, triglicerídeo caprico/caprílico, Span 80® e Tween 80® sendo adicionados 5 % do extrato a 0.1 g mL-1. Das 72 formulações testadas, oito formaram microemulsões sendo submetidas à centrifugação, caracterização físico-química (pH, condutividade elétrica e índice de refração) e estudos de estabilidade, na qual quatro mantiveram sua estabilidade física. As amostras apresentaram perfil newtoniano e viscosidade linear. O tamanho das gotículas não passou de 325 nm de diâmetro hidrodinâmico. Seu potencial antioxidante se demonstrou satisfatória. Portanto, os sistemas apresentaram estabilidade e potencial antioxidante, podendo ser utilizados para veiculação de fármacos.
Introduction
Brazil has a notable biodiversity, with new species discovered every year (Andrade 2006). The Amazon region is highlighted due its important scenario for bio prospecting, once the last decade was marked by the consciousness of the importance of natural sources and their use, and it was noticed an increase in the number of native plants in that region used as food, in the traditional medicine, in search for new drugs, in the cosmetic industry, to obtain biofuel, and others (Escriche et al. 1999; Oliveira et al. 2006). In this context, stand out the fruits, although accessible for the regional consumption, their commercial use is least or absent. Nutritional and health attributes of many of these fruits are unexplored and their scientific research is yet insufficient (Sousa et al. 2016).
In the fruit abundance around Amazon region there is bacabeira (Oenocarpus bacaba Mart.) that produces an eatable purple fruit, called bacaba, which is locally consumed as natural juice or processed as beverages, jams and ice creams 5. It was attributed to its fruit peel antioxidant activity due to the presence of phenolic compounds, such as anthocyanin, a flavonoid that acts as chromophore agent in leaves, flowers, fruits and stems, varying among purple, red, pink, orange and blue, what indicates to be responsible for its purple color (Teixeira et al. 2008; Canuto et al. 2010; Finco et al. 2012).
Antioxidant compounds extracted from plants, as anthocyanins, are of great interest to protect the skin from damages caused by excessive solar radiation, such as premature aging and skin cancer, besides decreasing the risk of developing some non-communicable chronic diseases, when ingested (Svobodová et al. 2003; Nichols & Katiyar 2010; Silva et al. 2010; Panapisal et al. 2012). Thereby, the nutritional, pharmaceutical and cosmetic potential regarding this fruit become interesting due to its popular use.
The seek for new vehicles, in a sense of establishing alternatives for the delivery of active ingredients, solubilization of lipophilic active ingredients, as well the increase of
physical and chemical stability of labile molecules and minimizing side effects have been increasing in order to overcome difficulties of administration of bioactive molecules and to create a vehicle for pharmaceutical formulations (Tiuman et al. 2011; Gusmann et al. 2017). In this context, studies (Panapisal et al. 2012; Leanpolchareanchai et al. 2014; Zorzi et al. 2016) have been emerging in an attempt to carry plant extracts in microemulsions to incorporate and stabilize antioxidants, as the phenolic compounds, for topic application.
Microemulsions are characterized as oil and water dispersions, stabilized by surfactants and co-surfactants that form an interfacial film, they are thermodynamically stable, macroscopically homogeneous and translucent (Lawrence & Rees 2012; Fanun 2012; Fiori et al. 2017). Their advantages as systems for topical drug administration are: high stability, higher drug solubility, easy manufacture and improvement of percutaneous penetration of molecules (Date et al. 2006; Panapisal et al. 2012).
Therefore, the use of microemulsions may be an alternative formulation as a carrier for delivery of different actives principles. Then, the aimed of this work was to develop microemulsions containing bacaba peel extract and to evaluate its stability.
Experimental
Bacaba Peel Extract
All fruits were picked in the rural area of Sinop – MT, they were washed, sanitized and rinsed, and therefore they were submerged in ultra pure water at 40 °C for 40 minutes in order to manually remove the peels, which were further kept in oven with forced circulation of air at 40 °C for 24 hours to remove the water. Furthermore, the peels were milled and stocked in freezer at -20 °C.
The bacaba peel extracts were prepared with two different solvents: ethanol 70 % (v/v) and propylene glycol. The extraction was done using 1 g of peel for every 25 mL of solvent
(1:25) and left standing still for 24 hours in the fridge. Afterwards, the extracts were filtered and stocked in the refrigerator.
System Composition
For the development of the formulations it was used: distilled water, capric/caprylic triglyceride (TCC, Henrifarma®, Brazil), sorbitan monooleate – Span 80® (SP, Sigma-Aldrich®, Brazil), polysorbate 80 – Tween 80® (TW, Synth®, Brazil) and bacaba peel extract at 0.1 g mL-1.
Development of the Microemulsion Systems
All formulations were prepared using pre-established amounts of distilled water, TCC, SP and TW, with concentrations ranging from 10 to 80 %. Afterwards, 5 % of bacaba peel extract was added to all formulations.
After 72 hours of preparation at 25 °C, all formulations were visually classified as microemulsion (ME), liquid emulsion (LE), gel emulsion (GE) and phase separation (PS). With this data it was built a pseudo-ternary phase diagram through SigmaPlot version 8.0 software.
From the pseudo-ternary phase diagram it was determined the amount of TCC, SP and TW that formed the microemulsion (ME) area, object of this study.
Physicochemical Characterization
All formulations that formed ME were preselected and subjected to physicochemical characterization after 24 h of their preparation. Aliquots were centrifuged at 3600 rpm with Quimis® centrifuge (Brazil) at room temperature, and then assessed their pH, electric conductivity and refractive index (Fanun 2012; Gustmann et al. 2017).
Due to evaluate the preliminary stability, all samples were exposed to alternate cycles of temperature, at 5 ± 1 °C and 40 ± 1 °C, every 24 h and after 14 days of cycles it was identified the thermally stable systems. The accelerated stability trials were performed with the most stable formulations from the preliminary stability study, being exposed to different temperatures (5 ± 1 °C, 25 ± 1 °C and 40 ± 1 °C) for 90 days, having their physicochemical properties evaluated every 30 days. All trials were in triplicate.
Rheological Characterization
The rheological characterization was performed by Modular Compact Rheometer – MCR 102 (Anton Paar®, Germany) with 600 μL of each ME placed on the reading surface. During the readings, TruGap™ supported at 0,099 mm continually controlled the space measurement. T-Ready™ conquered the accurate temperature control, and the measurement cell was a Toolmaster ™ CP 50. All data and graphs were managed by SigmaPlot 8.0 software. Established parameters, fundamentals of shearing stress control (τ) with 0-5 Pa for the ascending curve and 5-0 Pa for the descending curve were used to build the flow and viscosity curves. It was performed 75 readings per test, at 25 °C and isothermal conditions.
Dynamic Light Scattering (DLS)
Dynamic light scattering (DLS) technic was used to evaluate the particles average size of the ME formulations, with a colloidal suspension of the samples prepared from the formulation dilution in deionized water. The readings were obtained by Zetasizer Nano ZS (Malvern®, United Kingdom) at 632.8 nm.
Determination of the Antioxidant Potential by DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) Method
The antioxidant activity of the microemulsion systems was performed through the DPPH (2,2-diphenyl-1-pricylhydrazyl) free radical method with reading in quartz (1 cm) in
spectrophotometer (PG Instruments Ltd, T80 UV/VIS). The samples were serially diluted (10 – 50 mgmL-1
) in methanol for the test. The DPPH radical inhibition percentage was calculated by the equation: % DPPH inhibition = [(A0 – A1)/A0 x 100], with A0 as standard absorbance
and A1 as sample absorbance. For the determination of the ME concentration needed to
reduce in 50 % the DPPH (IC50) radical, data were assembled in linear regression to obtain the
line equation (Elmasta et al. 2006; Li et al. 2012).
Results And Discussion
For the development of the systems, it was initially calculated the ideal surfactant proportion, according to the Hydrophilic Lipophilic Balance (HLB) of the formulation’s oily phase, the TCC presents HLB of 10.8, with SP/TW of 3.93:6.07 as the adequate proportion of these surfactants. Once established surfactants, TCC, aqueous phase and bacaba peel extract at 5 % (in alcohol 70 % and propylene glycol), a total of 36 formulations were prepared for each solvent used in the extracts.
The pseudo-ternary phase diagrams used to classify macroscopically the formulations are in Figure 1. From the proportions given by the diagrams it was obtained a total of 72 formulations with conflicting balance characteristics.
Figure 1. Pseudo-ternary diagrams of the 72 formulations in pre-established proportions of TCC, distilled water, surfactants and ethanolic extract 70 % (a), and propylene glycolic extract (b). Micro emsulsion (ME), liquid emulsion (LE), gel emulsion (GE) and phase separation (PS).
(a)
From the pseudo-ternary diagrams it was possible to observe the ME domain area, with identification of homogeneous and translucent systems with surfactant mixture concentrations over 40 % (Figure 1). From the 36 formulations with extract prepared in ethanol 70 %, four showed ME features, being called 8MA, 15MA, 21MA and 26MA (Figure 1(a)). The same occurred with the 36 formulations prepared with extract in propylene glycol, with the formulations named 8MP, 15MP, 21MP and 30MP (Figure 1(b)).
All nine formulations selected according to the ME area from the pseudo-ternary diagrams were subjected to centrifugation. The ME 8MA, 15MA, 21MA, 26MA, 8MP, 15MP, 21MP and 30MP showed macroscopic stability, remaining translucent and homogeneous, being considered normal (N) and 26MP showed phase separation. The results of the preliminary stability trials of the formulations in the beginning and at the end of 14 days are in Table 1.
Table 1. Physicochemical parameters of the preliminary stability study of the formulations
Preliminary Stability Formulation Centrifugation Time (days) 0 14 8 MA N N 15 MA N N 21 MA N PS 26 MA N PS 8 MP N N 15 MP N N 21 MP N PS 26 MP PS - 30 MP N PS Formulations pH Time (days)
0 14 8 MA 6.94 ± 0.05 6.66 ± 0.08 15 MA 6.89 ± 0.17 6.73 ± 0.10 21 MA 6.83 ± 0.13 - 26 MA 6.89 ± 0.10 - 8MP 6.92 ± 0.04 6.64 ± 0.12 15MP 6.82 ± 0.10 6.78 ± 0.08 21 MP 6.78 ± 0.12 - 30MP 6.74 ± 0.04 - Formulation Conductivity (µScm-1) Time (days) 0 14 8 MA 7.18 ± 1.47 5.80 ± 0.04 15 MA 4.12 ± 0.10 2.52 ± 0.73 21 MA 5.99 ± 0.66 - 26 MA 10.98 ± 1.41 - 8 MP 4.61 ± 0.70 3.92 ± 0.51 15 MP 1.83 ± 0.57 2.03 ± 0.13 21 MP 3.59 ± 0.17 - 30 MP 4.31 ± 0.03 -
*Normal (N) and phase separation (PS).
After 14 days of the preliminary stability study, the samples 21MA, 26MA, 21MP and 30MP showed visual heterogeneity, being withdrawn from the stability study. The other formulations presented stable pH, with very less variation after the test cycles. The electrical conductivity was sustained along the study, showing that all ME formulations were oil in water systems (O/W), once the value found exceeded the conductivity of the water (>1.3 μScm -1
).
Formulations 8MA, 15MA, 8MP and 15MP were subjected to accelerated stability study and results are in Table 2.
Formulation pH Time (days) 0 30 60 90 8MA 7.04 ± 0.01 6.90 ± 0.12 6.93 ± 0.20 6.90 ± 0.11 15MA 7.09 ± 0.09 6.98 ± 0.06 6.99 ± 0.08 6.83 ± 0.04 8MP 7.05 ± 0.09 6.92 ± 0.05 6.90 ± 0.19 6.78 ± 0.25 15MP 7.03 ± 0.03 6.83 ± 0.17 6.92 ± 0.21 6.99 ± 0.52 Formulation Conductivity (µScm-1) Time (days) 0 30 60 90 8MA 5.80 ± 1.05 4.79 ± 1.10 3.99 ± 1.25 2.81 ± 0.02 15MA 5.58 ± 1.19 4.26 ± 1.86 4.06 ± 2.04 2.89 ± 1,24 8MP 2.84 ± 1.10 2.42 ± 0.57 4.07 ± 0.56 3.16 ± 0.27 15MP 2.78 ± 0.25 2.04 ± 0.28 3.27 ± 0.71 1.96 ± 0.34 Formulation Refractive Index Time (days) 0 30 60 90 8MA 1.45 ± 0.001 1.45 ± 0.001 1.45 ± 0.001 1.45 ± 0.005 15MA 1.45 ± 0.001 1.45 ± 0.002 1.45 ± 0.002 1.45 ± 0.003 8MP 1.45 ± 0.001 1.45 ± 0.001 1.45 ± 0.002 1.45 ± 0.001 15MP 1.45 ± 0.001 1.45 ± 0.001 1.45 ± 0.002 1.45 ± 0.002
At the end of the accelerated stability study the ME formulations showed themselves stable, with slight pH variation, kept between 6.78 and 7.09, suggesting no decomposition reactions. The conductivity of samples 8MA and 15MA decreased, most likely due to the evaporation of interstitial water (Bumajdad & Eastoe 2004), although there was no phase inversion. Samples 8MP and 15 MP showed mild conductivity variation, maintaining stable.
Concerning the refractive index, there was no change during the test, remaining 1.45 for all formulations, supporting the stability of the systems. Therefore, in spite of the low variation of conductivity in some samples, the systems were stable, homogeneous and translucent throughout the stability study.
For the rheological characterization, flow and viscosity curves were used as a function of the shear rate (τ) (Figure 2). According to the flow curves (Figure 2(a)), it was possible to determine the Newtonian behavior of the formulations, due to the fact that the curves began at the origin and exhibited linear ascending and descending behavior. In addition, the viscosity curves (Figure 2 (b)) showed no variation as the shear rate increased, with values between 0.15 and 0.30 Pas, confirming the Newtonian behavior of the systems.
The tendency of the systems to Newtonian profile, sustained viscosity, even with shear rate increased, and the stability studies indicate a physical stability of the ME formulations (Gustmann et al. 2017). This behavior is in agreement with other authors (Cotrim et al. 2016; Ribeiro et al. 2015; Gustmann et al. 2017).
Lately, ME systems have become a practical platform of drug delivery in improving the target specificity, its therapeutic activity and reducing toxicity, highlighting the great potential of ME as a vehicle for a variety of drugs due to its several polarity domains (Fanun 2012). That way, obtaining systems with physical stability for their use as drug vehicles becomes of great importance in developing new products that may contribute with controlled and/or sustained release of active ingredients.
Figure 2. Flow (a) and Viscosity (b) curves of bacaba peel extract microemulsions (8MA, 15MA, 8MP and 15MP)
The droplet size and the distribution of the particle size of the ME internal phase were determined by dynamic light scattering (DLS) (Fryd & Manson 2012), and the droplets hydrodynamic diameter (HD) of formulations 8MA, 15MA, 8MP and 15MP were respectively 324.73; 300.07; 287.63 and 322.20 nm (Figure 3), and showed themselves independent of the constituents proportion, except formulation 8MP (p = 0.0053). The polydispersivity index (PDI) of the formulations was 0.35 + 0,01 (p = 0.1526), indicating homogeneity of the formulations’ droplets.
0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 5.00 Pa Shear Stress 0 5 10 15 20 25 1/s 30 Shear Rate . 8MA 8MP 15MA 15MP 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 1.00 Pa·s Viscosity 0 5 10 15 20 25 1/s 30 Shear Rate . 8MA 8MP 15MA 15MP (a) (b)
Size / nm 200 400 600 800 Num ber / % 0 2 4 6 8 10 12 14 8MA (324.73 + 6.08) 8MP (287.63 + 16.29) 15MA (300.07 + 0.96) 15MP (322.20 + 9.55)
Figure 3. Hydrodynamic diameters of bacaba peel extract ME.
The droplets size was larger than ME from other studies (Gustmann et al. 2017; Fiori et al. 2017)that did not exceed 150 nm, however their HD maintained a nanometric scale, indicating that the systems were thermodynamically stable and were formed spontaneously (Constantinides & Yov 1995).
Short chain alcohols are usually added to several microemulsion systems as co-surfactants, with butanol as one of the best for ME formulations (Boonme et al. 2006; Kumar et al. 2014). In the developed systems it was not used a specific co-surfactant, however the extracts were prepared in alcohol, contributing to the ME formation by interacting with the surfactants and improving the interfacial film flexibility.
The results of antioxidant activity trials were expressed in IC50, and ME 8MA, 15MA,
8MP and 15MP presented 62.12, 63.26, 137.76 and 118.60 mgmL-1, respectively. Therefore, it is clear that systems with ethanol 70 % extract showed a better antioxidant activity, with lower amount of ME needed to reduce DPPH in 50 % than the systems containing propylene glycol extract. Ethanol in combination with water, due to their non-polar characteristic, are the solvents of choice for anthocyanin extraction (Araújo 2011), what may explain why ME with ethanol 70 % extract showed better antioxidant activity than ME with propylene glycol
extract, in other words, ethanol 70 % extract was able to extract, incorporate and stabilize larger amount of antioxidants than propylene glycol extract.
The development of stable systems to incorporate and deliver drugs offers advantages, given that it allows active ingredients incorporation and cooperates preventing diseases for their antioxidant activities (Svobodová et al. 2003; Fontes 2009; Nichols & Katiyar 2010; Panapisal et al. 2012). Its thermodynamic stability offers advantages over the unstable dispersions, such as suspensions and emulsions, having a way longer lifetime. Therefore, the development of microemulsion systems with potential antioxidant activity becomes a good choice for drugs and/or cosmetics incorporation in pharmaceutical and cosmetic industries.
Conclusion
The development of microemulsion systems with bacaba peel extract showed potential antioxidant activity, which combined with their physical and thermodynamic stabilities may turn them into drug or cosmetic active ingredients carrier. It was also observed that systems developed in ethanol 70 % showed higher antioxidant activity attributed to the greater affinity of anthocyanin to ethanol during its extraction, being the best option for the development of cosmetics and medicines.
Acknowledgements
To the Foundation of Support to Research of the State of Mato Grosso (FAPEMAT- Process number 224179/2015) for the project’s financial support and for the scholarship granted, to the Federal University of Mato Grosso (UFMT) for the structural support and endorsement to have this study executed, and to the Graduation Program in Environmental Sciences (PPGCAM).
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• NOTAS TÉCNICAS, PEDAGÓGICAS OU CIENTÍFICAS:
Comunicações sobre experiências de ensino em Ciências Socias, Tecnológicas, Ambientais ou da Saúde.
Máximo de 2.000 palavras, incluindo notas de rodapé. Título em Espanhol e Inglês ou Português e Inglês
Resumo em Espanhol e Inglês ou Português e Inglês, máximo de 150 palavras 3-4 palavras-chave em Espanhol e Inglês ou Português e Inglês.
• RESENHAS:
Enfoque em livros publicados nos últimos três anos Máximo de 1.000 palavras.
• ENTREVISTAS:
Efetuadas pelos Editores e Conselho Editorial.
• REFERÊNCIAS: Todas as referências devem ser precisas e apenas citações que aparecem no texto devem ser referenciadas. Trabalho não publicado não deve ser citados a não ser que já tenha sido aceito para publicação. Neste caso, deve ser referido como "in press". Resultados não publicados devem ser citados como “unpublished observations". As referências devem ser colocadas no final do manuscrito, em ordem alfabética de acordo com o sobrenome do primeiro autor.
• TÍTULOS DAS REVISTAS: Devem ser abreviados de acordo com o estilo usado no Index Medicus.
Consulte: http://www2.bg.am.poznan.pl/czasopisma/medicus.php?lang=eng • CITAÇÕES NO TEXTO:
No caso de um único autor: Pereira (1991) ou (Pereira 1991) No caso de dois autores:
(Pereira & Silva 1992) ou Pereira and Silva (1992)
No caso em que mais de dois autores são citados, apenas o primeiro deve ser mencionado:
Pereira et al. (1993) ou (Pereira et al. 1993).
• PARA LISTAR REFERÊNCIAS NO FINAL DO ARTIGO USAR OS SEGUINTES ESTILOS:
a) Artigo de periódico:
Baptista L, Pfeifer R, da Silva EC, Arbilla G 2011. Kinetics and thermodynamics of limonene ozonolysis. J Phys Chem A 115(40):10911-10919.
b) Livros e teses:
Cruz AL 1996. Biodiversidade e Conservação Vol. XI, Edgard Blucher, Rio de Janeiro, 343 pp.
Mello-Silva CC 2005. Controle alternativo e alterações fisiológicas em Biomphalaria glabrata (Say, 1818), hospedeiro intermediário de Schistosoma mansoni Sambom, 1907 pela ação do látex de Euphorbia splendens var. hislopii N.E.B (Euphorbiaceae), PhD Thesis, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 85 pp.
c) Capítulo em livro:
Cruz OG 1911. The prophylaxis of malaria in central and southern Brasil. In R Ross, The Prevention of Malaria, John Murray, London, p. 390-398.
d) Artigo da Internet:
Abood S. Quality improvement initiative in nursing homes: the ANA acts in an advisory role. Am J Nurs [serial on the Internet]. 2002 Jun [cited 2002 Aug 12];102(6):[about 3 p.]. Available from:
http://www.nursingworld.org/AJN/2002/june/Wawatch.htm e) Monografia na Internet:
Foley KM, Gelband H, editors. Improving palliative care for cancer [monograph on the Internet]. Washington: National Academy Press; 2001 [cited 2002 Jul 9]. Available from: http://www.nap.edu/books/0309074029/html/.
f) Homepage/Web site:
Cancer-Pain.org [homepage on the Internet]. New York: Association of Cancer Online Resources, Inc.; c2000-01 [updated 2002 May 16; cited 2002 Jul 9]. Available from: http://www.cancer-pain.org/.
g) Parte de uma homepage/Web site:
American Medical Association [homepage on the Internet]. Chicago: The Association; c1995-2002 [updated 2001 Aug 23; cited 2002 Aug 12]. AMA Office of Group Practice Liaison; [about 2 screens]. Available from: http://www.ama-assn.org/ama/pub/category/1736.html
• BASE DE DADOS NA INTERNET: a) Base de dados aberta:
Who's Certified [database on the Internet]. Evanston (IL): The American Board of Medical Specialists. c2000 - [cited 2001 Mar 8]. Available from: http://www.abms.org/newsearch.asp
b) Base de dados fechada:
Jablonski S. Online Multiple Congenital Anomaly/Mental Retardation (MCA/MR) Syndromes [database on the Internet]. Bethesda (MD): National Library of Medicine (US). c1999 [updated 2001 Nov 20; cited 2002 Aug 12]. Available from: http://www.nlm.nih.gov/mesh/jablonski/syndrome_title.html
c) Parte de uma base de dados:
MeSH Browser [database on the Internet]. Bethesda (MD): National Library of Medicine (US); 2002 - [cited 2003 Jun 10]. Meta-analysis; unique ID: D015201; [about 3 p.]. Available from:
http://www.nlm.nih.gov/mesh/MBrowser.html Files updated weekly. Updated June 15, 2005
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