Biotecnologia e empreendedorismo: desenvolvimento de startup de base biotecnológica para o estudo de insumos bioativos derivados de erva-mate (Ilex paraguariensis A.St. - Hil.) e pesquisa dos efeitos biológicos em mecanismos celulares de tecido cutâneo

Abstract

A biomassa de erva-mate (Ilex paraguariensis A. St. Hil.) pode ser transformada em diversos produtos, consoante aos métodos de processamento. A caracterização e padronização de um determinado produto derivado daquela espécie agrega-lhe densidade tecnológica, garantindo a qualidade e eficácia das atividades biológicas pretendidas. A padronização de protocolos à produção de extratos de I. paraguariensis por processos tecnológicos adequados e em larga escala é etapa crucial à garantia da qualidade do produto final, via manutenção do teor de compostos bioativos alegado. A erva-mate (EM) tem um grande potencial de inovação a ser explorado, resultante de seu perfil químico e atividades biológicas reconhecidas, possibilitando seu uso industrial à geração de diversos produtos, não apenas a bebida mate. Suas aplicações na produção de novos alimentos, cosméticos e fitoterápicos podem ser aprimoradas através da adoção de abordagens inovadoras e intensas em tecnologias que possibilitem o desenvolvimento e caracterização desses produtos em larga escala e a preços adequados. Este estudo teve como objetivo desenvolver insumos bioativos derivados de erva-mate (Ilex paraguariensis A.St. -Hil.), analisar seus efeitos biológicos em mecanismos celulares de tecido cutâneo. Os resultados mostraram destaque no desenvolvimento do insumo biotecnológico obtido da EM, com rendimento de 80% de pó atomizado para possível escalonamento a partir do experimento 4, temperatura de TºC = 50ºC, e a inclusão de maltodextrina: DE10, com pós recolhidos da câmara de secagem e com conteúdo significativo de compostos fenólicos, flavonoides e a atividade antioxidante dos pós secos por atomização em spray-dryer. O método colorimétrico MTT e VN evidenciaram que os tratamentos nas concentrações de 0,9 a 30 µg/mL do extrato aquoso do insumo biotecnológico da erva mate (EAC) resultaram em 100% de viabilidade celular. Em relação a síntese de colágeno, a concentração de 15 µg/mL obteve um incremento de 90%. Já os percentuais de migração celular demostraram que a concentração de 0,9 µg/mL do EAC induziu maior percentual (68,41 ± 14,47%) de oclusão da área, comparativamente ao controle (25,65 ± 10,32%). No ensaio da contagem do número de colônias de células 3T3, as concentrações de 0,9; 15 e 60 µg/mL EAC avaliadas, promoveram a capacidade de formação de colônias. O EAC apresentou potencial antioxidante frente ao radical DPPH de 85,61% e promoveu a atividade da tirosinase em 70,6%. A tecnologia de microencapsulação por spray-dryer permitiu obter microcápsulas de erva-mate com distintas propriedades químicas, funcionais, tecnológicas e morfológicas. O extrato em pó de erva-mate pode ser considerado um antioxidante natural, com possibilidades de substituição total ou parcial de antioxidantes sintéticos no desenvolvimento de novos produtos, como para inclusão em formulações de produtos farmacêuticos/cosméticos para o reparo e a cicatrização de lesões cutâneas, antioxidante, anti-envelhecimento e prevenção para hiperpigmentação da pele (melasma).

Abstract: Yerba mate (Ilex paraguariensis A. St. Hil.) biomass can be transformed into different products, depending on the processing methods. The characterizing and standardization of a determined product derived from that species aggregates the technological density, guaranteeing the quality and effectiveness of the intended biological activities. Standardizing protocols for producing I. paraguariensis extracts using appropriate technological processes on a large scale is a crucial step to guarantee the quality of the final product, by maintaining the content of supposed bioactive compounds. Yerba mate (YM) has a great potential for innovation to be explored, resulting from its chemical profile and recognized biological activities, enabling its industrial use to generate various products, not just the mate drink. Their applications in the production of new foods, cosmetics, and herbal medicines can be improved by adopting innovative and technology-intensive approaches that enable the development and characterization of these products on a large scale and at appropriate prices. This study aimed to develop bioactive inputs derived from yerba mate (Ilex paraguariensis A.St. -Hil.), and analyze their biological effects on cellular mechanisms of skin tissue. The results highlighted the development of the biotechnological input obtained from YM, with a yield of 80% of atomized powder for possible scaling from experiment 4, the temperature of TºC = 50ºC, and the inclusion of maltodextrin: DE10, with powders collected from the storage chamber. drying and with a significant content of phenolic compounds, flavonoids, and the antioxidant activity of powders dried by atomization in a spray-dryer. The MTT and VN colorimetric method showed that treatments at concentrations of 0.9 to 30 µg/mL of the aqueous extract of the yerba mate biotechnological input (EAC) resulted in 100% cell viability. In relation to collagen synthesis, the concentration of 15 µg/mL achieved an increase of 90%. The percentages of cell migration demonstrated that the concentration of 0.9 µg/mL of EAC induced a higher percentage (68.41 ± 14.47%) of area occlusion (%), compared to the control (25.65 ± 10. 32%). In the 3T3 cell colony count assay, concentrations of 0.9, 15 and 60 µg/mL EAC evaluated, promoted the ability to form colonies. EAC presented an antioxidant potential against the DPPH radical of 85.61% and promoted tyrosinase activity by 70.6%. Spray-dryer microencapsulation technology made it possible to obtain yerba mate microcapsules with different chemical, functional, technological, and morphological properties. Yerba mate powder extract can be considered a natural antioxidant, with possibilities for total or partial replacement of synthetic antioxidants in the development of new products, such as for inclusion in pharmaceutical/cosmetic product formulations for the repair and healing of skin lesions, antioxidant, anti-aging, and prevention for skin hyperpigmentation (melasma).