Buccia di Jabuticaba (Myrciaria Jaboticaba) come fonte sostenibile di antociani ed ellagitannini forniti dalle vescicole fosfolipidiche per alleviare lo stress ossidativo nei cheratinociti umani Parte 1

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Astratto:La bacca brasiliana scientificamente nota come jabuticaba è un frutto ricoperto da una buccia viola scuro che è ancora ricca di bioattivi, in particolare di polifenoli. Considerando che, questo lavoro era finalizzato all'ottenimento di un estratto dalla buccia dei frutti di jabuticaba, identificandone i componenti principali, caricandolo in vescicole fosfolipidiche appositamente studiate per il rilascio cutaneo e valutandone l'efficacia biologica. L'estratto è stato ottenuto mediante estrazione con acqua calda pressurizzata (PHWE), che è considerata un metodo facile e poco dissipativo, ed era ricco di composti polifenolici, in particolare flavonoidi (orto-difenoli e tannini condensati), antociani (cianidina 3- O-glucoside e delfinidina 3-O-glucoside) e acido gallico, responsabili dell'elevata attività antiossidante rilevata utilizzando diversi metodi colorimetrici (DPPH, FRAP CUPRAC e chelazione dei metalli). Per migliorare la stabilità e l'efficacia dell'estrazione, è stato incorporato in vescicole fosfolipidiche ultra deformabili (trasferirne alcune) che sono state modificate aggiungendo due diversi polimeri (idrossietilcellulosae sodioialuronato), ottenendo così alcuni di trasferimento di cellulosa HE e alcuni di trasferimento di ialuronano. I transfersomi senza polimeri erano i più piccoli, poiché l'aggiunta del polimero portava alla formazione di vescicole più grandi che erano più stabili durante la conservazione. L'incorporazione dell'estratto nelle vescicole ha favorito le loro attività benefiche in quanto in grado, in misura maggiore rispetto alla soluzione utilizzata come riferimento, di contrastare l'effetto tossico dell'idrogenoperossidoe anche di accelerare la guarigione di una ferita eseguita in un monostrato cellulare, soprattutto quando le vescicole erano arricchite di polimeri. Detto questo, le vescicole arricchite con polimeri possono rappresentare una buona strategia per produrre prodotti cosmetici e cosmeceutici con proprietà benefiche per la pelle.

Parole chiave:specie reattive dell'ossigeno; economia circolare;bioattivo; composti fenolici; vescicole fosfolipidiche; la guarigione delle ferite

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1. Introduzione

La jabuticaba, un frutto noto come bacca brasiliana, appartiene al genere Plinia, identificato anche come genere Myrciaria. Si tratta di una bacca sferica nera dalla buccia sottile e fragile e dalla polpa biancastra molto ricercata e consumata fresca o in prodotti trasformati dalle popolazioni locali. Succhi, marmellate, gelatine, aceto, liquori e vini sono i principali prodotti localmente ottenuti da questi frutti [1]. Vini e liquori sono prodotti per distillazione o fermentazione a causa della somiglianza del contenuto di frutta con quello dell'uva. La fabbricazione di questi prodotti genera un gran numero di sottoprodotti di scarto, composti principalmente da bucce e semi, che contengono ancora composti preziosi [2]. Infatti, la buccia viola scuro è ricca di acidi fenolici, flavonoli, ellagitannini e antociani, come la cianidina e la delfinidina glucosidi [3-5]. Per questo motivo la buccia di jabuticaba è stata ed è tuttora utilizzata per arricchire hamburger, caramelle, gelatine e altri dolci [2]. Alcuni studi hanno dimostrato che la buccia è ancora ricca di composti fenolici responsabili dell'elevata attività antiossidante riscontrata in vitro utilizzando diversi saggi [6,7], effetti antiossidanti nell'uomo [8| e modulazione antinfiammatoria e del microbiota intestinale nei ratti [9]. Inoltre, la buccia potrebbe essere utilizzata come colorante naturale e agente antimicrobico grazie al suo alto contenuto di polifenolici. Sebbene la buccia di jabuticaba sia una ricca e preziosa fonte di composti fenolici con presunti effetti benefici in vivo, ad oggi non esistono sul mercato prodotti tecnologici ad alto valore aggiunto dalla buccia di jabuticaba, né come cibo né come prodotti cosmetici. I prodotti creati utilizzando questi sottoprodotti dovrebbero essere in perfetta sintonia con i concetti di economia circolare e la direttiva degli Obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite, che raccomanda di garantire modelli di consumo e produzione sostenibili (Obiettivo 12)[10]. Un modo per affrontare questo problema è trasformare i derivati ​​e i sottoprodotti della frutta, come la buccia di jabuticaba, in prodotti nanotecnologici efficaci e innovativi. La sua valorizzazione sarebbe benefica per l'ambiente, in quanto le unità di lavorazione della frutta non avrebbero bisogno di bruciare la buccia di jabuticaba; per i consumatori, poiché consumerebbero più prodotti naturali; e per aziende alimentari, chimiche, cosmeceutiche e farmaceutiche, che potrebbero ridurre o addirittura eliminare l'uso di sostanze chimiche di sintesi nei loro prodotti.

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Nonostante l'alto potenziale delle molecole bioattive contenute nella buccia di jabuticaba, le loro proprietà benefiche sono spesso limitate a causa della loro bassa stabilità e della ridotta biodisponibilità in vivo. Per superare questi inconvenienti, sono stati recentemente proposti vettori nanotecnologici come nanoparticelle lipidiche, metalliche o polimeriche, vescicole fosfolipidiche o micelle. Complessivamente, le vescicole fosfolipidiche, grazie alla loro elevata somiglianza con le membrane biologiche, sono le più biocompatibili e versatili di queste [11,12]. Infatti, negli ultimi decenni, liposomi e altre vescicole fosfolipidiche modificate sono stati sviluppati e testati come vettori di droghe sintetiche e molecole bioattive naturali [13]. In particolare, le vescicole deformabili, le cosiddette transfer somes, sono state specificamente progettate per il rilascio cutaneo e talvolta sono state stabilizzate aggiungendo alla formulazione polimeri idrofili. Quest'ultimo interagisce con il doppio strato nella superficie interna e/o esterna, favorendo la dispersione delle vescicole stabilizzate stericamente [14-16]. L'idrossietilcellulosa modificata idrofobicamente è stata precedentemente utilizzata per rivestire i liposomi, migliorandone la stabilità [171. L'idrossietilcellulosa è un derivato polisaccaridico solubile in acqua ampiamente utilizzato nelle formulazioni topiche. Forma un film sulla superficie cutanea, evitandone la traspirazione, migliorando il contenuto di acqua e la fluidità dello strato corneo, favorendo così il passaggio delle molecole esterne [18]. Lo ialuronato di sodio è stato anche precedentemente combinato con vescicole fosfolipidiche o utilizzato da solo in formulazioni topiche grazie alle sue proprietà benefiche. In effetti, è il principale glicosaminoglicano contenuto nella matrice extracellulare della maggior parte dei tessuti dei mammiferi, in particolare del derma. È implicato in diverse funzioni biologiche della pelle, favorendone così il ripristino e stimolando la guarigione delle ferite.

In questo studio, i due polimeri sono stati alternativamente combinati con alcuni transfer per migliorare le prestazioni e la stabilità di rilascio delle vescicole. Le vescicole risultanti sono state utilizzate per caricare l'estratto di buccia di jabuticaba, precedentemente ottenuto mediante estrazione di acqua calda pressurizzata (PHWE). Sono state analizzate la composizione chimica e l'attività antiossidante dell'estratto, insieme alla sua capacità, quando caricato nelle vescicole, di ridurre il danno ossidativo della pelle e di favorire la guarigione delle ferite.

2. Risultati e discussioni

2.1. Peeling Jabuticaba: Caratterizzazione Chimica e Attività Antiossidante

Il rilevamento spettrometrico di massa degli antociani nell'estratto di buccia di jabuticaba è stato eseguito principalmente in modalità positiva. Due composti con ioni molecolari a (m/z) più 449.107 e 465.100 hanno prodotto ioni frammento rispettivamente di 287.054 e 303.045 e sono stati identificati come esosidi di cianidina e delfinidina. La ionizzazione degli antociani era molto più debole in modalità negativa, tuttavia, gli ioni caratteristici a (m/z)-447.091 (M-2) e 465.101(M più H2O-2)- per si potrebbero vedere cianidina-esoside e 463.085 (M-2)- e 481.095 (M più H2O-2)-per delfinidina-esoside, a conferma del meccanismo di formazione di ioni negativi proposto da Sun et al. [19] per gli antociani. Su HPLC-DAD, i due principali antociani nella buccia di jabuticaba avevano tempi di ritenzione e spettri UV simili agli standard autentici di cianidina 3-O-glucoside e delfinidina 3-O-glucoside. Rappresentavano l'1,5% del contenuto fenolico dell'estratto di acido gallico e gli ellagitannini totali rappresentavano il 4,1% e il 12,7% del contenuto fenolico totale. Questi risultati sono simili a quelli riportati nei semi di jabuticaba di diverse varietà [9,20].

I componenti fenolici dell'estratto sono stati identificati e l'attività antiossidante è stata misurata utilizzando diversi saggi (Tabella 1). L'estratto liofilizzato di buccia di jabuticaba conteneva il 7,1% dei composti fenolici totali, in cui flavonoidi, orto-difenoli e tannini condensati erano rispettivamente il 26,4%, l'11,1% e il 7,{9}}% della composizione fenolica totale.

La Figura 1 mostra il cromatogramma dell'intensità del picco di base e il cromatogramma MSF a m/301.0 per l'estratto di buccia di jabuticaba in modalità negativa. L'acido ellagico deprotonato (m/z 301.0) è un tipico frammento ionico di ellagitannini. Diversi picchi nel cromatogramma MS (Figura 1) indicano la presenza di vari ellagitannini che eluiscono generalmente durante i primi dieci minuti della corsa UHPLC. I dati MS degli ellagitannini identificati sono mostrati nella Tabella 2. Glicosidi dell'acido esaidrossidifenico (HHDP) in galleria e non allocati, vale a dire galloil-HHDP-esoside bis-HHDP-esoside (tre isomeri), castalagin/vescalagin (due isomeri), triallyl -HHDP-esoside, diallil-HHDP-esoside, galloil-bis-HHDP-esoside (tre isomeri) e pentossido di acido ellagico sono stati identificati in conformità con studi precedenti su jabuticaba [21-24]. Uno ione precursore a m/z 1067.1189 (Rt 5.86 min) ha suggerito uno ione deprotonato del composto con una formula molecolare di C46H36O30 ed è stato provvisoriamente identificato come pterocarina A a causa del suo modello di frammentazione simile (Tabella 2) a quello riportato in precedenza per la pterocarina A [25]. È stato rilevato uno ione a doppia carica a m/z 858,0645 (Rt 7,36 min) con ioni frammento comuni per ellagitannini (Tabella 2). Assumendo una tipica formazione di ioni (M-2H){38}}, lo ione a doppia carica potrebbe provenire da un composto con una formula molecolare di CsH5O8. La formula corrisponderebbe a quella della sanguiina deallocata H-6, un ellagitannino che è stato frequentemente rilevato nei frutti della famiglia Rubus [26,27. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per caratterizzare completamente il composto.

L'estratto liofilizzato di buccia di jabuticaba ha spazzato via i radicali liberi, riducendo il potere e le proprietà chelanti dei metalli, grazie al suo contenuto fenolico noto per contrastare lo stress ossidativo non solo in vitro ma anche in vivo[9,21,28]. Pertanto, considerando l'abbondanza e il profilo dei composti fenolici negli estratti acquosi liofilizzati di buccia di jabuticaba, il loro potenziale antiossidante è stato misurato mediante diversi saggi e molecole standard che sono state utilizzate come riferimento (Tabella 1).

2.2. Preparazione e caratterizzazione delle vescicole fosfolipidiche

Considerando il ricco contenuto fenolico dell'estratto di buccia di jabuticaba e la bassa biodisponibilità di queste molecole [29,30], specialmente sulla pelle, è stato caricato nel trasferimento di alcune vescicole fosfolipidiche su misura per l'applicazione topica [31,32]. A tal fine, ai fosfolipidi è stato aggiunto un attivatore di bordo (Tween 80) per aumentare la fluidità del doppio strato e la capacità delle vescicole di spremere attraverso la matrice intercorneocitaria, aumentando la deposizione del carico utile negli strati più profondi della pelle [31]. Infatti, studi precedenti hanno confermato che questo tensioattivo aggiunto alle vescicole fosfolipidiche ha promosso le loro prestazioni di rilascio sulla pelle [32,33]. Inoltre, alcuni transfer sono stati arricchiti con idrossietilcellulosa e acido ialuronico per promuovere la stabilità delle vescicole. Successivamente sono stati utilizzati un polimero naturale (acido ialuronico) e uno semisintetico (idrossietilcellulosa) ed è stato confrontato il loro effetto sulla stabilità delle vescicole. In studi precedenti, è stato dimostrato che l'acido ialuronico è associato ai fosfolipidi e forma vescicole ottimali, dette ialurosomi, dove lo ialuronano si distribuisce sulla superficie interna ed esterna delle vescicole, favorendone la stabilità e l'attitudine al rilascio cutaneo [13]. L'idrossietilcellulosa è un polimero semisintetico ampiamente utilizzato per la formulazione topica grazie alle sue proprietà addensanti e gelificanti [34]. È considerato un ingrediente sicuro e biocompatibile in grado di aumentare la spalmabilità del sistema e la sua applicazione sulla pelle. Nonostante le sue proprietà promettenti per applicazioni topiche, la sua effettiva interazione con le vescicole fosfolipidiche non è stata precedentemente studiata [35]. In questo studio, entrambi i polimeri sono stati aggiunti a due diverse concentrazioni: 1 e 2 mg/mL (Tabella 3).

Sono stati misurati il ​​diametro medio, l'indice di polidispersione e il potenziale zeta del trasferimento (Tabella 4). Il trasferimento arriva erano le vescicole più piccole con un diametro medio di circa 62 nm (p<0.05 versus="" the="" mean="" diameter="" of="" other="" vesicles)and="" a="" low="" polydispersity="" index(0.23).="" the="" addition,="" polymers="" caused="" a="" slight="" increase="" of="" the="" mean="" diameter="" (around="" 91="" nm,p="">0.05 tra il diametro medio delle vescicole)indipendentemente dai polimeri e dalle concentrazioni utilizzate.

Tutte le vescicole erano caricate negativamente (~-19 mV) senza differenze significative tra i campioni, probabilmente perché la quantità di entrambi i polimeri era molto bassa (1 o 2 mg/mL) rispetto alla quantità di fosfolipide utilizzata (180 mg/mL). ml). Pertanto, non potrebbe influenzare in modo significativo il potenziale Z delle vescicole.

Tutte le formulazioni incorporavano elevate quantità di estratto di buccia di jabuticaba (Tabella 4). Infatti, l'efficienza di incorporazione è sempre stata superiore al 90 percento senza differenze significative tra i diversi campioni, a conferma che l'aggiunta dei polimeri non ha modificato la capacità delle vescicole di incorporare e trattenere i fitochimici contenuti nell'estratto. L'elevata efficienza di incapsulamento può essere dovuta al fatto che le molecole antiossidanti si trovano principalmente nel doppio strato della vescicola, che non viene rilasciato durante il processo di purificazione. Inoltre, l'elevata quantità di fosfolipidi utilizzata (180 mg/mL) ha portato alla formazione di un gran numero di vescicole, che a sua volta ha aumentato la viscosità della dispersione, riducendo così la mobilità sia delle vescicole che delle molecole. La stabilità delle vescicole è stata valutata conservandole a temperatura ambiente (~25 gradi) per 90 giorni e misurando le loro principali proprietà fisico-chimiche (dimensioni, indice di polidispersione e potenziale zeta) a orari programmati (Figura 2). Il diametro medio dei transfer somes, che inizialmente erano i più piccoli, aumentava fino a circa 180 nm a 30 giorni e fino a 450 nm a 90 giorni. Anche l'indice di polidispersione è aumentato e i campioni sembravano essere bifasici. Al contrario, il trasferimento viene arricchito con i polimeri mantenuti le stesse caratteristiche, diametro medio (~91 nm), polidispersità (~0,24) e potenziale zeta (~-20 mV). Il miglioramento della stabilità non è stato influenzato dalla concentrazione o dal tipo di polimero J36]. I nostri risultati hanno mostrato che l'aggiunta di polimero ha migliorato la stabilità delle vescicole nella dispersione, probabilmente immobilizzandole nella rete polimerica.

Questo articolo è estratto da Molecules 2021, 26, 6697. https://doi.org/10.3390/molecules26216697 https://www.mdpi.com/journal/molecules