Desenvolvimento de nanoemulsões catiônicas contendo benzofenonas da propolis vermelha brasileira visando ao tratamento de infecções fúngicas mucocutâneas

Abstract

Os compostos lipofílicos da própolis vermelha brasileira (PVB) têm recebido atenção especial devido a interessantes relatos referentes às suas atividades biológicas. Neste contexto, este estudo teve três etapas: a primeira objetivou investigar a atividade do extrato bruto etanólico da PVB e respectivas frações (obtidas com solventes de polaridade crescente, por meio de maceração em temperatura ambiente) contra cepas de Candida não-albicans (CNA) - C. krusei, C. glabrata, C. tropicalis e C. parapsilosis. A concentração inibidora mínima (CIM) foi determinada pelo método de microdiluição em caldo, com concentrações variando entre 1,9 a 500 μg/mL. Dentre as frações testadas, a fração hexânica (HEX) apresentou maior potencial antifúngico, alcançando valor de CIM de 1,95 μg/mL contra espécies de C. parapsilosis. Para cepas de C. glabrata, C. krusei e C. tropicalis, os valores de CIM obtidos foram variáveis (1,95-250 μg/mL). Ensaio colorimétrico de MTT foi utilizado para confirmar o dano celular e os resultados variaram de 80,66 a 94,44%, com extensa morte celular causada pela HEX, incluindo efeitos contra cepas resistentes de CNA, principalmente C. glabrata e C. parapsilosis. Esta potencial capacidade antifúngica está relacionada com compostos lipofílicos, provavalmente benzofenonas polipreniladas (BPPs), anteriormente descritas para PVB. A segunda etapa teve como objetivo avaliar a composição química do extrato hexânico da PVB (HEXred) por CLUE-DAD-EM. A investigação química resultou, principalmente, na identificação de BPPs (oblongifolina A, gutiferona E e/ou xantochimol). Após, um método de CLAE-UV isocrático foi validado para a determinação do teor total de BPPs (a 260 nm) expresso como garcinol, um diasterorisômero da gutiferona E disponível comercialmente. O método mostrou ser específico, exato, preciso e linear (0,1 a 10 μg/mL) para a determinação de BPPS na HEXred e na nanoemulsão (NE) contendo HEXred, bem como em amostras de pele e mucosa suínas, após estudos de permeação/retenção. O efeito matriz foi determinado para todas as matrizes complexas, demonstrando baixo efeito durante a análise. A estabilidade do método foi verificada por meio da exposição da HEXred às condições de estresse ácida, alcalina, oxidativa e térmica. Não houve interferência dos produtos de degradação durante a análise, indicando que o método analítico/bioanalítico proposto provou ser simples e confiável para a determinação de BPPs na presença de diferentes matrizes. Como terceiro passo nós buscamos otimizar a incorporação de BPPs em NE destinada ao tratamento de infecções fúngicas mucocutâneas. A otimização da NE foi realizada por meio de experimento de Box-Behnken, que permitiu avaliar simultaneamente a influência das concentrações do fosfolipídeo da lecitina de gema de ovo, do lípido catiónico DOTAP e das BPPs nas propriedades físico-químicas da NE, bem como na eficiência de associação (EA) das BPPs. Utilizando o software Mini-Tab®, a formulação ótima foi selecionada com base no menor tamanho de gotícula e maiores potencial zeta e eficiência de associação, exibindo um tamanho médio de 140,56 ± 5,22 nm, potencial zeta de + 60,72 ± 3,07 e 99,55 ± 1,09% de EA. Células de difusão do tipo Franz foram usadas para avaliar a distribuição das BPPs através da pele e mucosa suínas, sendo encontradas BPPs nas camadas de ambos os tecidos (principalmente na derme). Uma maior quantidade de BPPs (até 3 vezes) foi detectada na pele e mucosa lesadas o que demonstra o efeito da integridade do tecido na distribuição das BPPs, como sugerido por imagens de microscopia confocal de fluorescência. As BPPs foram detectadas no fluido receptor apenas quando a mucosa esofágica foi lesada. A atividade antifúngica das formulações foi investigada contra espécies de CNA - C. krusei, C. glabrata, C. tropicalis e C. parapsilosis. Os valores de CIM variaram de 0,654 a 2,617 μg/mL, com dano celular superior a 78% como verificado por ensaio de MTT. Tais resultados sugerem que a NE otimizada possui potencial promissor para ser utilizada topicamente para o tratamento de infecções fúngicas mucocutâneas causadas por espécies de CNA.

Lipophilic compounds of Brazilian red propolis (BRP) have received increasing attention due to some interesting findings regarding their biological activities. This study had three steps: first we aimed to investigate the activity of BRP crude ethanolic extract and their fractions (obtained with increasing polarity solvents, through maceration at room temperature) against non-albicans Candida (NAC) strains. Minimal inhibitory concentration (MIC) was determined by the broth microdilution method, with concentrations ranging from 1.9 to 500 μg/mL. Among the tested fractions, n-hexane fraction (HEX) showed higher antifungal potential, achieving MIC values of 1.95 μg/mL against C. parapsilosis strains. On C. glabrata, C. krusei and C. tropicalis strains, variable MIC values were obtained (1.95 to 250 μg/mL). MTT colorimetric assay was employed to confirm the cell damage and the results ranged from 80.66 to 94.44%, with extensive cell death caused by HEX, including the effects against NAC resistant strains, mainly C. glabrata and C. parapsilosis. This potential antifungal capacity showed by HEX is related to the lipophilic compounds, probably polyprenylated benzophenones (PPBs), previous described for BRP. In the second step we aimed to evaluate the chemical composition of BRP n-hexane extract (HEXred) by UPLC-PDA-MS. Chemical investigation mainly resulted in the identification of PPBs in this extract, named oblongifolin A, guttiferone E, and/or xanthochymol. After that, an isocratic HPLC-UV method was validated for the determination of total content of PPBs (at 260 nm) expressed as garcinol, a commercially available guttiferone E diastereoisomer. The method showed to be specific, precise, accurate, and linear (0.1 to 10 μg/mL) for the determination of PPBs in HEXred, BRP-loaded nanoemulsions (NE), as well as, in porcine skin and mucosa samples after permeation/retention studies. The matrix effect was determined for all complex matrices, demonstrating low effect during the analysis. The stability-indicating method was verified by submitting HEXred to acidic, alkaline, oxidative, and thermal stress conditions. No interference of degradation products was detected during analysis, indicating that the proposed analytical/bioanalytical method proved to be simple and reliable for the determination of PPBs in the presence of different matrices. As third step we aimed to optimize the incorporation of PPBs into NE intended for the treatment of mucocutaneous fungal infections. The optimization of NE was performed by means of a Box-Behnken Design, which allowed evaluating simultaneously the influence of the phospholipid egg-lecithin, the cationic lipid DOTAP and PPBs concentrations on the physicochemical properties of NE, as well as on the association efficiency (AE) of PPBs. By using the Mini Tab® software, the optimal formulation was selected based on the smallest droplet size and highest zeta potential and AE, exhibited a mean average size of 140.56±5.22 nm, zeta potential of +60.72±3.07 and AE of 99.55±1.09%. Franz-type diffusion cells were used to evaluate PPBs distribution through porcine skin and mucosa being PPBs found in both mucosa and skin layers (mainly in the dermis). A higher amount of PPBs (up to 3-fold) was detected in impaired skin and mucosa demonstrating the effect of the integrity of the tissue on PPBs distribution, as suggested by confocal fluorescence microscopy images. PPBs were detected in the receptor fluid only when esophageal mucosa was impaired. The antifungal activity of the formulations was investigated against NAC species – C. krusei, C. glabrata, C. tropicalis and C. parapsilosis. MIC values varied from 0.654 to 2.617 μg/mL, with cell damage higher than 78 % as verified by MTT assay. Such results suggest that the optimized NE have promising potential to be used topically for the treatment of mucocutaneous fungal infections caused by NAC strains.