Perspectivas na aplicação de extrato de Humulus lupulus quantificado em xanthohumol no tratamento da acne leve a moderada

Abstract

Humulus lupulus é uma planta da família Cannabaceae, utilizada na produção de cerveja. As suas propriedades são atribuídas a diferentes componentes, como o Xanthohumol (XN). As propriedades anti-inflamatórias, antimicrobianas e antioxidantes do XN o tornam um candidato promissor para o tratamento de diversas condições de pele, como a acne. Para avaliar as potencialidades de H. lupulus e XN no tratamento de condições de pele, este estudo foi realizado em três etapas: (1) uma revisão de artigos científicos e patentes sobre aplicações dermatológicas de H. lupulus e XN; (2) desenvolvimento e validação de um método analítico por cromatografia líquida de ultra eficiência para determinação de XN em diferentes matrizes (extrato de H. lupulus, nanoemulsão e pele suína); e (3) otimização do método de extração para obtenção de um extrato de H. lupulus quantificado em XN e sua incorporação em formulações de uso tópico. A revisão de artigos científicos e patentes mostrou que H. lupulus e XN isolado exibem uma variedade de atividades de interesse para aplicações dermatológicas, como as doenças cutâneas inflamatórias. Em relação ao método analítico desenvolvido, os melhores resultados foram obtidos com água acidificada com ácido trifluoroacético 0,12% (B) em uma fase móvel binária com acetonitrila (A), usando eluição em gradiente. O XN foi determinado a 368 nm utilizando-se um fluxo de 0,45 mL·min−1, com um tempo de retenção de 5,2 min. O método mostrou-se específico, linear, preciso, exato e robusto, sem efeito matriz, oferecendo uma abordagem rápida e confiável para analisar o XN em extrato de H. lupulus, nanoemulsão e pele suína. Na sequência, o método de extração do XN foi otimizado por meio de uma abordagem Box-Behnken Design. Um rendimento de cerca de 1% de XN foi observado nas condições experimentais otimizadas: etanol 80%, relação planta/extrato de 15% (m/v) e tempo de extração por maceração dinâmica de 4 horas. Na sequência, uma nanoemulsão contendo o extrato quantificado (correspondente a 0,5 mg/mL de XN) foi preparada por emulsificação espontânea e suas propriedades físicoquímicas foram caracterizadas antes e após o espessamento com ácido hialurônico. Os hidrogéis apresentaram comportamento reológico não newtoniano. Estudos de permeação/retenção em célula de difusão de Franz mostraram uma distribuição do XN nas diferentes camadas da pele, dependente do estado da pele (íntegra ou lesada), com acúmulo especialmente na derme mesmo em pele íntegra. As formulações não mostraram sinais de irritação no ensaio HET-CAM, com preservação da integridade tecidual nas análises histológicas. O extrato de lúpulo em hidrogel destacou-se pela atividade antimicrobiana superior, identificada através da inibição do crescimento de cepas relacionadas a doenças cutâneas, como S. aureus e S. epidermidis, e C. acnes, frequentemente associada à acne. Este estudo confirmou o potencial do extrato de H. lupulus para tratamento de afecções cutâneas e abre perspectivas para o seu uso no tratamento da acne.

Humulus lupulus is a plant belonging to the Cannabaceae family, widely used in beer production. Its properties are attributed to various components, such as xanthohumol (XN). The anti-inflammatory, antimicrobial, and antioxidant activities of XN make it a promising candidate for the treatment of several skin conditions, including acne. To evaluate the potential of H. lupulus and XN for dermatological applications, this study was conducted in three stages: (1) a review of scientific articles and patents on dermatological applications of H. lupulus and XN; (2) development and validation of an analytical method using ultra-performance liquid chromatography for the determination of XN in different matrices (H. lupulus extract, nanoemulsion and porcine skin); and (3) optimization of the extraction method to obtain an H. lupulus extract standardized in XN and its incorporation into topical formulations. The review of scientific articles and patents revealed that both H. lupulus and isolated XN exhibit a variety of activities of interest for dermatological applications, particularly in inflammatory skin diseases. Regarding the analytical method developed, the best results were achieved using acidified water with 0.12% trifluoroacetic acid (B) in a binary mobile phase with acetonitrile (A), under gradient elution. XN was detected at 368 nm with a flow rate of 0.45 mL·min⁻¹ and a retention time of 5.2 minutes. The method proved to be specific, linear, precise, accurate and robust, with no matrix effect, providing a fast and reliable approach for analyzing XN in H. lupulus extract, nanoemulsion, and porcine skin. Subsequently, the extraction method for XN was optimized using a Box–Behnken Design approach. A yield of approximately 1% XN was obtained under the optimized experimental conditions: 80% ethanol, plant-tosolvent ratio of 15% (w/v), and 4 hours of dynamic maceration. A nanoemulsion containing the standardized extract (corresponding to 0.5 mg/mL of XN) was then prepared by spontaneous emulsification, and its physicochemical properties were characterized before and after thickening with hyaluronic acid. The hydrogels exhibited non-Newtonian rheological behavior. Permeation and retention studies using Franz diffusion cells demonstrated the distribution of XN across different skin layers, dependent on skin condition (intact or damaged), with accumulation particularly in the dermis, even in intact skin. The formulations showed no signs of irritation in the HET-CAM assay and tissue integrity was preserved in histological analyses. The hop extract hydrogel stood out due to its superior antimicrobial activity, evidenced by the inhibition of growth of skin disease-related strains, such as S. aureus and S. epidermidis, and C. acnes, which is often associated with acne. This study confirmed the potential of H. lupulus extract for the treatment of skin disorders and opens new perspectives for its use in acne therapy.