Desenvolvimento tecnológico de nanoemulsões contendo extrato padronizado de Pterocaulon balansae visando à atividade antifúngica

Abstract

Pterocaulon balansae (Asteraceae) é uma planta utilizada na medicina popular para tratamento de diversas afecções. Recentemente, estudos demonstraram atividade antifúngica de extratos orgânicos de P. balansae frente a cepas do fungo Sporothrix schenckii. Tal atividade tem sido relacionada à presença majoritária de cumarinas nesses extratos. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi desenvolver nanoemulsões para uso tópico contendo extratos de P. balansae visando o tratamento de infecções causadas pelo fungo S. schenckii. Em uma primeira etapa foi realizada uma revisão do gênero Pterocaulon a fim de compilar dados importantes sobre etnofarmacologia, composição química e atividades biológicas do gênero. Os estudos fitoquímicos mostraram que as espécies de Pterocaulon são compostas majoritariamente por cumarinas, apresentando também flavonoides, ácidos fenólicos, poliacetilenos e terpenos. A maior parte das atividades biológicas atribuídas a esse gênero foi associada à presença das cumarinas. Os efeitos biológicos encontrados corroboram os dados etnofarmacológicos que relatam a utilização dessas plantas como anti-inflamatórios, antioxidantes e antifúngicos. Na sequência, a parte experimental deste estudo focou no desenvolvimento e validação de duas técnicas cromatográficas (HPLC e UFLC) para quantificação das cumarinas presentes em extratos de P. balansae. Os métodos mostraram-se específicos, lineares, precisos, robutos e exatos. Além disso, o método foi validado para a quantificação das cumarinas em diferentes matrizes analíticas e bioanalíticas visando estudos de desenvolvimento de produtos tópicos e estudos de permeação cutânea. Em uma segunda etapa, foi otimizado um método de extração das cumarinas de P. balansae por fluido supercítico utilizando CO2 como solvente (SFE). Esse extrato (SFE) apresentou um perfil lipofílico, com maiores quantidades de cumarinas com substituição epóxi. Em contraponto, em estudo publicado anteriormente demonstramos a obtenção de um extrato aquoso de P. balansae (AE) por maceração a quente, que apresentou um perfil de cumarinas mais hidrofílicas. Observando essas características, optamos por investigar esses dois tipos de extratos (SFE e AE), incorporando-os em nanoemulsões para aplicação tópica. As nanoemulsões foram obtidas por homogeneização à alta pressão conduzindo à obtenção de formulações monodispersas com diâmetro de gotícula e potencial zeta de cerca de 140 nm e -30 mV, respectivamente. Em etapa posterior, foi analisado o perfil de permeação/retenção das cumarinas incorporadas nas nanoemulsões. As cumarinas foram detectadas nas camadas da pele, especialmente quando essa foi lesionada, o que foi confirmado por microscopia confocal. As formulações foram testadas para a atividade antifúngica in vitro frente a cepas do fungo S. schenckii demonstrando que a incorporação de diferentes extratos de P. balansae (AE e SFE) em nanoemulsões conduz à redução da concentração inibitória mínima. O conjunto dos resultados demonstra que nanoemulsões são potenciais carreadores para extratos de P. balansae visando sua utilização tópica.

Pterocaulon balansae (Asteraceae) is a plant used in folk medicine for the treatment of various diseases. Recently, studies demonstrated antifungal activity of organic extracts of P. balansae against strains of the fungus Sporothrix schenckii. Such activity has been related to the presence of coumarins in these extracts. In this context, the objective of the present study was to develop topical nanoemulsions containing extracts of P. balansae for the treatment of infections caused by the S. schenckii fungus. In a first step, a review was carried out compiling important data about ethnopharmacology, chemical composition, and biological activities of the genus Pterocaulon. Phytochemical studies have shown that Pterocaulon species extracts are composed mainly of coumarins, also exhibiting flavonoids, phenolic acids, polyacetylenes, and terpenes. Most of the biological activities attributed to this genus were associated with the presence of coumarins. The biological effects corroborate the ethnopharmacological data that indicate these plants for use as anti-inflammatory, antioxidant and antifungal agents. Afterwards, the experimental part of this study was focused on the development and validation of methods for the quantification of the coumarins contained in P. balansae extracts through two chromatographic techniques (HPLC and UFLC). The methods are specific, linear, precise, robust and accurate for quantification of P. balansae coumarins. In addition, the method was validated for the quantification of coumarins in different analytical and bioanalytical matrices aiming at development and cutaneous permeation studies. In a second step, an extraction method of coumarins from P. balansae by supercritical fluid using CO2 as solvent (SFE) was optimized. This extract (SFE) presented a lipophilic profile, with higher amounts of coumarins with epoxy substitution. In contrast, in a previously published study we demonstrated the obtaining of an aqueous extract of P. balansae (AE) by hot maceration, which had a profile of hydrophilic coumarins. Observing these characteristics, we chose to investigate these two types of extracts (SFE and AE), incorporating in nanoemulsions for topical application. Nanoemulsions were obtained by high-pressure homogenization leading to the production of monodisperse formulations with droplet diameter and zeta potential of about 140 nm and -30 mV, respectively. In a later stage, the permeation/retention profile of coumarins was analyzed when incorporated into the nanoemulsions. Coumarins were detected in the skin layers, especially when it was impaired, which was confirmed by confocal microscopy. The formulations were tested for in vitro antifungal activity against S. schenckii strains demonstrating that the incorporation of different extracts of P. balansae (AE and SFE) into nanoemulsions led to a reduction in the minimum inhibitory concentration. The set of results show that nanoemulsions are potential carriers of P. balansae extracts aiming at topical use.