Desenvolvimento e avaliação da estabilidade de nanocapsulas de luiteína

Abstract

Os carotenoides são pigmentos amplamente distribuídos na natureza e estão presentes, em sua maioria, nos tecidos vegetais. Nos últimos anos, diversos estudos sugerem que o consumo de frutas e verduras com elevado teor destes compostos bioativos, está associado à diminuição da incidência de algumas doenças em seres humanos. No entanto, os carotenoides apresentam algumas características indesejáveis como a instabilidade frente à luz, ao calor e ao oxigênio, além da insolubilidade em meio aquoso, o que os torna, sob certo aspecto, inviáveis para a utilização em formulações alimentares e farmacêuticas. Neste contexto, o presente estudo desenvolveu nanocápsulas poliméricas, contendo luteína, com o objetivo de melhorar a solubilidade e estabilidade deste carotenoide. As nanocápsulas de luteína foram desenvolvidas pela técnica de deposição interfacial do polímero pré-formado poli (e-caprolactona). Os cristais de luteína foram obtidos a partir de flores de Tagetes patula por extração exaustiva usando tetrahidrofurano para obtenção de luteína 92% pura. Paralelamente, os ésteres de luteína foram extraídos utilizando-se um sistema de extração com fluido supercrítico de CO2 e etanol a 10%. As nanocápsulas foram preparadas, caracterizadas e sua estabilidade investigada. Os resultados mostraram distribuição de tamanho monomodal com índice de polidispersão de 0,11 ± 0,02, diâmetro médio de 191,90 ± 3,24 nm, potencial zeta de –5,14 ± 2,22 mV e eficiência de encapsulação de 99,51%. As propriedades físico-químicas da suspensão de nanocápsulas poliméricas foram avaliadas em função do tempo de armazenamento para determinar a estabilidade da formulação. Após 60 dias de armazenamento (4 °C), a nanocápsula manteve-se estável, sem alterações significativas no diâmetro e cor (p ≥ 0,05); e o conteúdo residual de luteína foi de 36% em relação ao valor inicial. No entanto, a nanocápsula armazenada a 25 °C apresentou alterações no potencial zeta, pH, valores de cor e conteúdo residual ao longo do tempo, quando comparada às nanocápsulas armazenadas a 4 °C. O teor de luteína nas nanocápsulas após 90 dias de armazenamento a 4 °C e 25 °C apresentou valores superiores aos da luteína livre, após 30 dias de armazenamento nas mesmas condições. Outro estudo realizado neste trabalho foi a avaliação da estabilidade da luteína (92% de pureza) nas nanocápsulas produzidas, durante fotossensibilização (5-25 °C) e aquecimento (70-90 °C) em sistema modelo. Durante a fotossensibilização e aquecimento, a luteína nanoencapsulada exibiu energia de ativação (Ea) de 24,67 kcal/mol e 9,96 Kcal/mol, respectivamente, e estes valores foram superiores aos valores para luteína livre relatados em outros estudos para ambos os experimentos. Assim, a nanoencapsulação permitiu a solubilização da luteína em meio aquoso, aumentou a estabilidade da luteína frente ao tratamento térmico e radiação luminosa.

Carotenoids are pigments widely distributed in nature and are mostly present in plant tissues. In recent years, several studies have suggested that the consumption of fruits and vegetables with a high content of these bioactive compounds are associated with a decrease in the incidence of some diseases in humans. However, carotenoids exhibit some undesirable characteristics such as instability against light, heat and oxygen, as well as insolubility in aqueous media, which makes them in some ways unviable for use in food and pharmaceutical formulations. In this context, the present study developed polymeric nanocapsules, containing lutein, with the aim of improving the solubility and stability of this carotenoid. Lutein nanocapsules were developed by the technique of interfacial deposition of the preformed polymer poly-ɛ-caprolactone. The lutein crystals were obtained from Marigold flowers by exhaustive extraction using tetrahydrofuran to obtention of lutein 92 % pure. In parallel, the lutein esters were extracted using a supercritical fluid extraction system with CO2 and ethanol 10%. The nanocapsules were prepared, characterized and their stability investigated. The results showed monomodal size distribution with polydispersity index of 0.11 ± 0.02, z-average of 191.90 ± 3.24 nm, zeta potential of –5.14 ± 2.22 mV and encapsulation efficiency of 99.51%. The physicochemical properties of polymeric nanocapsules suspension were evaluated in function of storage time to determine the formulation stability. After 60 days of storage (4 °C) the nanocapsules were stable without significant changes in diameter and color (p ≥ 0.05); and residual content of lutein was 36 % relative to initial value. However, nanocapsules stored at 25 °C presented changes in zeta potential, pH, color values and residual content over time when compared to nanocapsules stored at 4 °C. Lutein content in the nanocapsules after 90 days of storage at 4 °C and 25 °C presented superior values than free lutein after 30 days of storage in same conditions. Thus, the nanoencapsulation allowed the solubilization of lutein in aqueous medium and increased the stability of lutein in different temperatures. Another study carried out in this work was to evaluate the stability of lutein (92% of purity) in lipid-core nanocapsules, prepared by interfacial deposition of preformed polymer, during photosensitization (5-25 °C) and heating (70-90 °C). During photosensitization and heating, nanocapsules exhibited activation energy (Ea) of 24.67 kcal/mol and 9.96 Kcal/mol, respectively, and these values to nanocapsules were superior than free lutein values reported in other studies for both experiments. The results obtained in this study suggest that nanotechnology can improve the stability of lutein. Thus, the nanoencapsulation allowed the solubilization of lutein in aqueous medium, increased the stability of lutein against heat treatment and light radiation.