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Abstract(s)
The skin is the largest human organ and performs essential functions, including water preservation, thermoregulation and protection against solar radiation, trauma and infections. Due to its constant exposure to environmental factors, the skin is subject to natural ageing and various pathologies. Therefore, to maintain its health, homeostasis and delay the signs of ageing, the use of cosmetics and other skin care products is crucial. In particular, the use of natural ingredients derived from plants has been explored for their bioactivity and sustainable framework. For example, grape by-products, such as seeds, pomace and stems, have various biological activities such as UV protection, antioxidant, antimicrobial and anti-inflammatory properties. The use of these by-products has been important as it allows bioactive molecules to be obtained from organic matter which, on a large scale, can cause environmental problems. However, many of these molecules are unstable and susceptible to degradation, which limits their use. In this sense, encapsulation techniques such as liposomes have been explored, as they are capable of increasing stability, bioavailability, solubility and penetration into the skin, among other benefits. In this work, two grape seed extracts were obtained, one from a single grape variety (GSE-Ov) and the other from a mixture of five grape varieties (GSE-Sv). These extracts were analyzed for their antioxidant and antimicrobial activities, as well as their composition and molecular structure. The best extract was obtained from a single wine variety (GSE-Ov) with antioxidant activity, IC50, of 0.079 mg.mL-1 and antimicrobial activity against two strains of Staphylococcus aureus, one sensitive and the other resistant to methicillin, with minimum bactericidal concentrations (MBCs) of 3.13 and 6.25 mg.mL-1, respectively. In addition, no activity was observed against S. epidermidis, a typical microorganism of the normal skin microbiota, which ensures its balance. The main polyphenols identified in GSE-Ov were gallic acid, catechin and procyanidin B1, and FTIR analysis showed that the extraction process was successful, and the extract had a preserved molecular structure and integrity. The most biologically promising extract (GSE-Ov) was encapsulated in pectin-coated soy lecithin liposomes after optimization and characterization, showing an encapsulation efficiency of 88.8% with a polyphenol release of 59.4% in 24 h, a zeta potential of -20.3 mV, an average diameter of 13.6 µm, a uniformity index of 0.637 and a spherical shape. Subsequently, this extract was evaluated for its cytotoxicity, anti-inflammatory activity (production of IL-1α and IL-6) and production of human pro-collagen I α1. Liposomes loaded with GSE-Ov proved to be safe up to concentrations of 5 and 2.5 mg.mL-1 for HaCaT and HDF cells, respectively. In addition, they demonstrated anti-inflammatory activity against IL-1α when tested at 2 mg.mL-1 . This work enabled the valorization of by-products from the wine industry by obtaining a natural extract which showed very promising antimicrobial, antioxidant and anti-inflammatory activities for use in cosmetic formulations.
A pele é o maior órgão humano e desempenha funções essenciais, incluindo preservação de água, termorregulação e proteção contra radiação solar, trauma e infeções. Devido à sua constante exposição a fatores ambientais, a pele está sujeita ao envelhecimento natural e a diversas patologias. Por isso, para manter a sua saúde, homeostasia e retardar os sinais de envelhecimento, o uso de cosméticos e outros produtos de cuidado com a pele são cruciais. Em particular, o uso de ingredientes naturais derivados de plantas tem sido explorado pela sua bioatividade e enquadramento sustentável. Por exemplo, os subprodutos da uva, como as sementes, o bagaço, e os caules, apresentam várias atividades biológicas como proteção UV, antioxidante, antimicrobiana e anti-inflamatória. A utilização destes subprodutos tem sido importante, uma vez que permite obter moléculas bioativas a partir de matéria orgânica que, em larga escala, pode causar problemas ambientais. No entanto, muitas destas moléculas são instáveis e suscetíveis a degradação, o que limita a sua utilização. Neste sentido, técnicas de encapsulação, como os lipossomas, têm sido exploradas, uma vez que são capazes de aumentar a estabilidade, biodisponibilidade, solubilidade e penetração na pele, entre outros benefícios. Neste trabalho, foram obtidos dois extratos de grainhas de uva, um de uma casta (GSE-Ov) e outro de uma mistura de cinco castas (GSE-Sv). Estes extratos foram analisados quanto às suas atividades antioxidante e antimicrobiana, e composição e estrutura molecular. O melhor extrato foi obtido a partir de uma só casta de vinho (GSE-Ov) com uma atividade antioxidante, IC50, de 0,079 mg.mL-1 e atividade antimicrobiana contra duas estirpes de Staphylococcus aureus, uma sensível e outra resistente à meticilina, com concentrações mínimas bactericidas (MBCs) de 3,13 e 6,25 mg.mL-1, respetivamente. Além disso, não foi observada qualquer atividade contra S. epidermidis, microrganismo típico da microbiota normal da pele, o que assegura o seu equilíbrio. Os principais polifenóis identificados no GSE-Ov foram o ácido gálico, a catequina e a procianidina B1, e a análise FTIR mostrou que o processo de extração foi bem-sucedido e o extrato apresentou uma estrutura e integridade molecular preservadas. O extrato biologicamente mais promissor (GSE-Ov) foi encapsulado em lipossomas de lecitina de soja revestidos com pectina, após uma otimização e caracterização, tendo apresentado uma eficiência de encapsulação de 88,8% com uma libertação de polifenóis de 59,4% em 24 h, um potencial zeta de -20,3 mV, diâmetro médio de 13,6 µm, índice de uniformidade de 0,637 e forma esférica. Posteriormente, esse extrato foi avaliado quanto à sua citotoxicidade, atividade anti-inflamatória (produção de IL-1α e IL-6) e produção de pró-colagénio I α1 humano. Os lipossomas carregados com GSE-Ov mostraram-se seguros até concentrações de 5 e 2,5 mg.mL-1 para as células HaCaT e HDF, respetivamente. Além disso, demonstraram atividade anti-inflamatória contra IL 1α, quando testados a 2 mg.mL-1 . Este trabalho permitiu a valorização de subprodutos da indústria vinícola através da obtenção de um extrato natural que evidenciou atividades antimicrobiana, antioxidantes e anti-inflamatórias muito promissoras para uso em formulações cosméticas.
A pele é o maior órgão humano e desempenha funções essenciais, incluindo preservação de água, termorregulação e proteção contra radiação solar, trauma e infeções. Devido à sua constante exposição a fatores ambientais, a pele está sujeita ao envelhecimento natural e a diversas patologias. Por isso, para manter a sua saúde, homeostasia e retardar os sinais de envelhecimento, o uso de cosméticos e outros produtos de cuidado com a pele são cruciais. Em particular, o uso de ingredientes naturais derivados de plantas tem sido explorado pela sua bioatividade e enquadramento sustentável. Por exemplo, os subprodutos da uva, como as sementes, o bagaço, e os caules, apresentam várias atividades biológicas como proteção UV, antioxidante, antimicrobiana e anti-inflamatória. A utilização destes subprodutos tem sido importante, uma vez que permite obter moléculas bioativas a partir de matéria orgânica que, em larga escala, pode causar problemas ambientais. No entanto, muitas destas moléculas são instáveis e suscetíveis a degradação, o que limita a sua utilização. Neste sentido, técnicas de encapsulação, como os lipossomas, têm sido exploradas, uma vez que são capazes de aumentar a estabilidade, biodisponibilidade, solubilidade e penetração na pele, entre outros benefícios. Neste trabalho, foram obtidos dois extratos de grainhas de uva, um de uma casta (GSE-Ov) e outro de uma mistura de cinco castas (GSE-Sv). Estes extratos foram analisados quanto às suas atividades antioxidante e antimicrobiana, e composição e estrutura molecular. O melhor extrato foi obtido a partir de uma só casta de vinho (GSE-Ov) com uma atividade antioxidante, IC50, de 0,079 mg.mL-1 e atividade antimicrobiana contra duas estirpes de Staphylococcus aureus, uma sensível e outra resistente à meticilina, com concentrações mínimas bactericidas (MBCs) de 3,13 e 6,25 mg.mL-1, respetivamente. Além disso, não foi observada qualquer atividade contra S. epidermidis, microrganismo típico da microbiota normal da pele, o que assegura o seu equilíbrio. Os principais polifenóis identificados no GSE-Ov foram o ácido gálico, a catequina e a procianidina B1, e a análise FTIR mostrou que o processo de extração foi bem-sucedido e o extrato apresentou uma estrutura e integridade molecular preservadas. O extrato biologicamente mais promissor (GSE-Ov) foi encapsulado em lipossomas de lecitina de soja revestidos com pectina, após uma otimização e caracterização, tendo apresentado uma eficiência de encapsulação de 88,8% com uma libertação de polifenóis de 59,4% em 24 h, um potencial zeta de -20,3 mV, diâmetro médio de 13,6 µm, índice de uniformidade de 0,637 e forma esférica. Posteriormente, esse extrato foi avaliado quanto à sua citotoxicidade, atividade anti-inflamatória (produção de IL-1α e IL-6) e produção de pró-colagénio I α1 humano. Os lipossomas carregados com GSE-Ov mostraram-se seguros até concentrações de 5 e 2,5 mg.mL-1 para as células HaCaT e HDF, respetivamente. Além disso, demonstraram atividade anti-inflamatória contra IL 1α, quando testados a 2 mg.mL-1 . Este trabalho permitiu a valorização de subprodutos da indústria vinícola através da obtenção de um extrato natural que evidenciou atividades antimicrobiana, antioxidantes e anti-inflamatórias muito promissoras para uso em formulações cosméticas.
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Keywords
Cosmetics Grape by-product(s) Circular economy Skincare Liposomes Cosméticos Subproduto(s) de uva Economia circular Lipossomas