Desenvolvimento de nanocápsulas poliméricas contendo carotenoides de Haematococcus pluvialis para aplicação tópica cutânea visando atividade quimiopreventiva e fotoprotetora

Abstract

Os carotenoides são compostos naturais, amplamente estudados por suas atividades biológicas. Haematococcus pluvialis é uma microalga pertencente à classe Chlorophyceae conhecida por sintetizar e acumular grandes quantidades de carotenoides, principalmente astaxantina. Tal composto é um poderoso agente fotoprotetor contra os efeitos deletérios decorrentes da exposição à radiação UV. Entretanto, o uso tópico de carotenoides contra os processos fotodegradativos possui certas limitações devido à baixa estabilidade e biodisponibilidade inerentes a estes compostos. Assim, o presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de suspensões coloidais de nanocápsulas poliméricas contendo uma solução extrativa de H. pluvialis, visando à obtenção de uma formulação farmacêutica de uso tópico cutâneo que permita o aumento da estabilidade e eficácia terapêutica dos carotenoides. A solução extrativa foi obtida a partir da biomassa de H. pluvialis por um método de ruptura celular seguida por extração com solventes. As suspensões de nanocápsulas foram preparadas pela técnica da nanoprecipitação com os polímeros PCL e PLGA e a incorporação de diferentes concentrações de solução extrativa foi avaliada. Dentre elas, a formulação preparada com o polímero PLGA contendo 15 mL de solução extrativa (PLGA-SE15) mostrou-se a mais estável, apresentando altos teores de carotenoides totais e astaxantina, com uma eficiência de encapsulação de astaxantina superior a 98%. Essa formulação exibiu uma atividade antioxidante pelo ensaio do radical DPPH cerca de 9 vezes maior que a encontrada para o ácido ascórbico, utilizado como controle positivo, demonstrando o seu potencial biológico contra o estresse oxidativo. Hidrogeis termossensíveis de poloxamer 407 foram preparados e caracterizados com a formulação PLGA-SE15, os quais exibiram uma estabilidade satisfatória frente à separação de fases. Os ensaios de liberação in vitro dos carotenoides totais demonstraram um perfil de liberação controlado com cinética de ordem zero para o hidrogel preparado com a formulação PLGA-SE15, apresentando um percentual liberado de aproximadamente 50% após as 72 horas de experimento. Assim, a suspensão de nanocápsulas contendo carotenoides da microalga Haematococcus pluvialis, juntamente com o hidrogel preparado com essa formulação, mostrou ser uma estratégia promissora para obtenção de um produto de uso tópico cutâneo, visando às atividades fotoprotetora e a quimiopreventiva.

Abstract : Carotenoids are natural compounds, widely studied by their biological activities. Haematococcus pluvialis is a microalgae belonging to the class Chlorophyceae known for synthesizing and accumulating large amounts of carotenoids, mostly astaxanthin. Such compound is a powerful photoprotective agent against deleterious effects resulting from UV radiation exposure. Nevertheless, topical administration of carotenoids against photodegradation processes has some limitations due to its inherent low stability and bioavailability. Therefore, the main purpose of the present work was to develop colloidal suspensions of polymeric nanocapsules containing an extractive solution from H. pluvialis, aiming to obtain a pharmaceutical formulation for topical cutaneous application, which provides an improvement in carotenoids stability and therapeutic efficacy. The extractive solution was obtained from H. pluvialis biomass by a cell rupture method followed by solvent extraction. Nanocapsules suspensions were prepared by the nanoprecipitation technique with PCL and PLGA polymers, and the incorporation of different concentrations of extractive solution was evaluated. Among them, nanocapsules suspension prepared with PLGA containing 15 mL of the extractive solution (PLGA-SE15) exhibited higher stability, showing an elevated total carotenoid and astaxanthin content, with an astaxanthin encapsulation efficiency superior than 98%. This formulation displayed an antioxidant activity by the DPPH radical assay about 9 times higher than that found for ascorbic acid, which was used as a positive control, demonstrating its biological potential against oxidative stress. Thermosensitive poloxamer 407 hydrogels were prepared and characterized with the nanocapsules formulation PLGA-SE15, which exhibited a satisfactory stability against phase separation phenomena. In vitro release experiments of total carotenoids demonstrated a controlled release profile with zero order kinetics for the hydrogel prepared with the formulation PLGA-SE15, presenting a released percentage of approximately 50% after 72 hours of experiment. In view of that, the nanocapsules suspension containing carotenoids from Haematococcus pluvialis, jointly with the hydrogel prepared with this formulation, demonstrate to be a promising strategy to obtain a topical cutaneous product, aiming at photoprotective and chemopreventive activities.