CENTRO E. DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL IRMÃ AGOSTINA TÉCNICO EM QUÍMICA
AMYRIS CALAÇA ANDREZA OLIVEIRA OLIVEIRA FERNANDA REGINA KESSIA GABRIELA JOSIANE PEREIRA
VERIFICAÇÃO DA VIABILIDADE DO USO DO ÁCIDO GÁLICO COMO FILTRO EM UM PROTETOR SOLAR
SÃO PAULO 2014
AMYRIS CALAÇA ANDREZA OLIVEIRA OLIVEIRA FERNANDA REGINA KESSIA GABRIELA JOSIANE PEREIRA
VERIFICAÇÃO DA VIABILIDADE DO USO DO ÁCIDO GÁLICO COMO FILTRO EM UM PROTETOR SOLAR
Trabalho de conclusão de curso como parte dos requisitos para obtenção do grau de técnico em química na Escola Técnica Estadual Irmã Agostina. Orientadora: Prof ª. Dra. Patricia Araújo dos Santos
SÃO PAULO 2014
AGRADECIMENTOS Agradecemos primeiramente a Deus, por nos ajudar, dando condições de concluir esse curso, abençoando e iluminando nossos caminhos. Em segundo a nossa família, por sempre nos apoiar e fortalecer com as palavras de carinho, dando ânimo para não desistir. Muito obrigada professora Patrícia, nossa orientadora, por aceitar essa responsabilidade e estar disponível para nos ajudar sempre. Não poderíamos deixar de agradecer ao professor Alexandre, pelo suporte valioso que nos ofereceu em cosméticos. À professora Márcia, que nos ajudou na formulação e nos deu muitas dicas, além de fornecer materiais e reagentes para acrescentar e melhorar a discussão de nosso trabalho. O trabalho não teria iniciado se não fosse pela sugestão do professor Klauss, portanto, somos gratas pela ajuda e dicas que ele nos deu. Uma ajuda maravilhosa foi da Adriana, bibliotecária da ETEC, que forneceu material didático para as referências desse trabalho, não podíamos deixar de agradecê-la, pois ela ajudou a sala não somente no TCC, mas também em relatórios e trabalhos durante o curso. Muito obrigada pela sua educação, carinho e dedicação para conosco. Agradecemos Agradecemos a todos que participaram e fizeram f izeram parte do nosso TCC, dando ideias, opiniões, sugestões (ao Danilo, Felipe e Ligiane), ajuda (a Adriana, Lucineide, Joyce), colaborando com reagentes (a Adriana, Rene, Lucas e Natasha) e nem que seja com uma palavra de consolo para nos fazer animar. Muito obrigada.
“
Posso todas as coisas naquele
que me fortalece.
”
(Filipenses 4: 13)
VERIFICAÇÃO DA VIABILIDADE DO USO DO ÁCIDO GÁLICO COMO FILTRO EM UM PROTETOR SOLAR Amyris Calaça, Andreza Oliveira, Fernanda Regina, Kessia Gabriela, Josiane Pereira
RESUMO Este trabalho tem como objetivo realizar o estudo de uma formulação de protetor solar usando como filtro o ácido gálico, um tanino muito encontrado em plantas, que atua como antioxidante e antimicrobiano. Para começar os testes, verificou-se o espectro de absorção na região UV, constatando que o ácido gálico absorve na faixa UVB. O teste in vitro, realizado por espectrofotometria no UV/Vis, serviu para verificar o Fator de Proteção Solar (FPS) das formulações testadas. Para uma emulsão homogênea do creme com o ácido gálico, foi necessário neutralizá-lo. Dois agentes alcalinizantes foram testados, o hidróxido de sódio e a trietanolamina. Foram feitas em duplicatas três concentrações de creme com sal de galato: 5, 7 e 10%. Os dois últimos não foram usados nos testes do FPS, pois formaram uma camada escura (7%) e cristais de sais de galato (10%), levando a conclusão que os cremes estavam saturados com o agente ativo nessas concentrações. O FPS obtido dos cremes com 5% do sal de galato foi de 0,9, muito abaixo do limite inferior que a ANVISA considera como um protetor solar. Sendo assim, o ácido gálico não pode ser usado como filtro solar na formulação testada, pois não permitiu a lta absorbância na região do UVB. Palavras chave: ácido gálico, filtro solar, protetor solar e Fator de Proteção Solar (FPS).
VERIFICATION OF FEASIBILITY OF USING GALLIC ACID AS FILTER IN A SUNSCREEN Amyris Calaça, Andreza Oliveira, Fernanda Regina, Kessia Gabriela, Josiane Pereira
ABSTRACT This report aims to conduct a study of a sunscreen formulation using the gallic acid as filter, a tannin very found in plants, which acts as an antioxidant and antimicrobial. Firstly, it was measured the absorption spectrum in the UV region, whereas gallic acid absorbs in the UVB range. The in vitro test, performed by spectrophotometry in UV/Vis, was used to verify the Sun Protection Factor (SPF) of the tested formulations. For a homogeneous emulsion cream with gallic acid it was required to neutralize it. Two alkalines agents were tested, sodium hydroxide and triethanolamine. Tests were perfomed in duplicates for three salt gallate concentrations: 5, 7 and 10%. The last two were not used in SPF tests, because it formed a dark layer (7%) and crystals of salt gallate (10%), reaching the conclusion that the creams were saturated with the active agent in these concentrations. The SPF obtained in creams with 5% of salt gallate was 0,9, very below the limit that ANVISA consider as a sunscreen. Thus, gallic acid cannot be used as filter in the sunscreen formulation tested, because it did not allow high absorbance in the UVB region. Keywords: Gallic Acid, Sunscreen, Sunscreen and Sun Protection Factor (SPF).
LISTA DE FIGURAS 1.1 Espectro eletromagnético das faixas Ultravioleta ao Infravermelho ................. 12 1.2 Ilustração da composição das camadas da pele: epiderme, derme e hipoderme ........................................................................................................................ 14 1.3 Ilustração das diferentes tonalidades de colorações da pele .............. ............. 15 1.4 Diagrama esquemático da incidência das radiações UVA, UVB e IV sobre a pele.................................................................................................................. 17 1.5 Formação do câncer por mutação genética (DNA) .......................................... 18 1.6 Interação dos filtros físicos e químicos com a radiação solar ........................... 21 1.7 Diagrama de Jablonski mostrando o que pode ocorrer após uma molécula absorver um fóton com energia na faixa do ultravioleta ou visível ................... 23 1.8 Espectro de refletância do TiO 2 e ZnO ............................................................ 25 1.9 Representação dos tipos de emulsões O/A (1) e emulsão A/O (2) .................. 28 1.10 Estrutura do ácido gálico ................................................................................. 28 3.1 Relação efeito eritemogênico (EE) versus intensidade da radiação (I) conforme o comprimento de onda (λ) .............................................................................. 36 4.1 Gráfico da absorbância média do ácido gálico em 15% na região do UVB ...... 38 4.2 Creme comum para comparação com os cremes com ácido gálico. .. ............. 38 4.3 Características de alguns filtros orgânicos utilizados em protetores solares .... 39 4.4 Comparação dos cremes sem correção do pH (esquerda) e com a neutralização do ácido (direita). ....................................................................... 40 4.5 Coloração da fase aquosa quando o ácido gálico é neutralizado.... ................. 41 4.6 Coloração do creme recém-produzido. ............................................................ 43 4.7 Formação dos cremes com sais de galato de sódio nas concentrações de 5, 7 e 10% .............................................................................................................. 43 4.8 Formação de camada escura no creme com 7% (esquerda) e de cristais de sal de galato com 10% de ácido gálico (direita)..................................................... 44 4.9 Tentativa de clareamento com dióxido de titânio nos cremes de 5% (2), 7% (1 e 2). Os cremes branco, 5% (1) e 10% (1 e 2) estavam normais. ....................... 45 4.10 Gráfico de espalhabilidade comparando a média dos cremes de 5% (1 e 2) com as marcas de protetor solar comerciais. .......................................................... 46
4.11 Teste de espalhabilidade dos cremes. ............................................................. 46 4.12 Teste antimicrobiano nos cremes de 5% sem e com TiO 2. .............................. 47 4.13 Absorbâncias do ácido gálico, creme e sal de galato em 5% no UVB. ............ 48 4.14 Formação de sal de galato de sódio. ............................................................... 50 4.15 Gráfico apresentando a absorbância do ácido gálico puro nas concentrações de 5, 7, 10 e 15%............................................................................................. 51
LISTA DE TABELAS 1.1 Fototipos cutâneo: suas respectivas características e FPS ideal ..................... 15 1.2 Diferentes formulações de fotoprotetores recomendadas aos diferentes tipos de peles. ............................................................................................................... 16 1.3 Filtros orgânicos e seus derivados ................................................................... 22 2.1 Matérias-primas e reagentes utilizados. ........................................................... 31 2.2 Concentrações de reagentes utilizados para 100 g de creme comum. ............ 32 2.3 Quantidades de reagentes utilizados para 100 g de creme com ácido gálico. . 33 2.4 Formulação do creme com ácido gálico e TiO 2................................................ 33 3.1 Absorbância em triplicata do ácido gálico puro na concentração de 15% na faixa de 250 a 320 nm, suas respectivas médias e desvios padrões. .............. 37 3.2 Características organolépticas e físico-químicas dos cremes com A.G ........... 42 3.3 Absorbâncias da triplicata do ácido gálico puro em 5% nas faixas do ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão........... .................. 48 3.4 Absorbâncias da triplicata dos cremes com sais de galato em 5% nas faixas do ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão. ......... 49 3.5 Absorbâncias da triplicata do sal de galato em 5% nas faixas do ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão............................. 49 3.6 Absorbâncias da triplicata do ácido gálico puro em 7% nas faixas do Ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão. ......... 51 3.7 Absorbâncias da triplicata do ácido gálico puro em 10% nas faixas do Ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão. ......... 52
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 12 1.1 Pele ............................................................................................................... 13 1.2 Efeitos da radiação sobre a pele .................................................................... 16 1.3 Radicais livres ................................................................................................ 19 1.4 Atividade antioxidante .................................................................................... 20 1.5 Fotoproteção .................................................................................................. 20 1.5.1 Protetores solares orgânicos ................................................................ 21 1.5.2 Protetores solares inorgânicos .............................................................. 24 1.6 Fator de proteção solar .................................................................................. 26 1.7 Formulações ..................................................................................................27 1.8 Ácido Gálico ................................................................................................... 28 2 OBJETIVOS..........................................................................................................30 2.1 Objetivo geral ................................................................................................. 30 2.2 Objetivos específicos ..................................................................................... 30 3 MATERIAIS E METÓDOS .................................................................................... 31 3.1 Matérias-primas e reagentes.......................................................................... 31 3.2 Equipamentos ................................................................................................31 3.3 Métodos ......................................................................................................... 32 3.3.1 Obtenção do espectro de absorção do ácido gálico .............................. 32 3.3.2 Preparação do creme comum ............................................................... 32 3.3.3 Preparação dos cremes com ácido gálico ............................................. 33 3.3.4 Avaliação da estabilidade ..................................................................... 34 3.3.5 Determinação in vitro do fator de proteção solar (FPS) dos cremes com ácido gálico ................................................................................................... 35 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 37 4.1 Obtenção do espectro de absorção do ácido gálico ....................................... 37 4.2 Preparação do creme comum ........................................................................ 38 4.3 Preparação dos cremes contendo ácido gálico .............................................. 39 4.4 Avaliação da estabilidade .............................................................................. 41 4.4.1 Testes organolépticos e de pH ............................................................. 41 4.4.2 Teste de espalhabilidade ...................................................................... 45
4.4.3 Teste antimicrobiano............................................................................. 47 4.5 Determinação in vitro do FPS dos cremes com ácido gálico .......................... 47 5 CONCLUSÃO ....................................................................................................... 52 6 PERSPECTIVAS FUTURAS ................................................................................. 53 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 54 ANEXO A – Ficha de segurança do ácido gálico ..................................................... 59
1 INTRODUÇÃO De acordo com Flor, Davolos e Correa (2007), os raios solares são essenciais para a vida e trazem benefícios como sensação de bem estar, produção de vitamina D, produção de melanina, além do bronzeamento. Os danos causados a derme dependem dos tipos de pele, intensidade e tempo de exposição. Portanto devemos tomar o devido cuidado em relação à radiação solar. O sol, segundo Cicardo (1951), emite radiações eletromagnéticas, que vão da radiação infravermelha, passando pela luz visível até os raios ultravioleta. Porém, devido a fenômenos naturais da filtração atmosférica, apenas dois terços desse intervalo do espectro eletromagnético chegam à superfície terrestre, sendo que 5% correspondem à radiação ultravioleta, conforme ilustrado na figura 1.1. E essa pequena quantidade de radiação é causa de efeitos positivos e negativos para a pele humana. A faixa da radiação UV pode ser dividida em: UVA (comprimento de onda de 320 a 400 nm), UVB (290 e 320 nm) e UVC (100 a 290 nm) ( CRAVO et al., 2008). A radiação de menor comprimento de onda, portanto a de maior energia, é a UVC, sendo extremamente lesiva aos seres vivos. Porém, devido à absorção pelos gases oxigênio e ozônio na estratosfera, nenhuma radiação UVC e pequena fração UVB chegam à superfície terrestre. No entanto, a quantidade de entrada desse último para a superfície da Terra tem aumentado, devido à redução da camada de ozônio (FLOR; DAVOLOS; CORREA, 2007).
Figura 1.1: Espectro eletromagnético das faixas Ultravioleta ao Infravermelho. EXTRUFLEX, adaptada de NR 9 - Programa de Prevenção de Riscos Ambientais, 2012.
12
1.1 Pele A pele é o maior órgão do corpo humano, envolve o corpo determinando seu limite com o meio externo. Corresponde a 16% do peso corporal e exercem diversas funções, através de terminações nervosas, destinadas a regulação térmica, controle do fluxo sanguíneo, proteção contra diversos agentes do meio ambiente e funções sensoriais - calor, frio, pressão, dor e tato. Elimina e absorve substâncias, além de sintetizar vitamina D. Sua espessura varia desde 0,4 mm nas pálpebras a 4 mm, ou mais, na planta dos pés e na palma das mãos. A pele é um órgão vital e sem ela, a sobrevivência seria impossível (MALTESE, 1990). Segundo Maltese (1990), a pele é formada pela epiderme (camada mais externa), derme (camada mais interna), ambas formadas por células e tecido conjuntivo, e pela hipoderme - imediatamente abaixo da derme, constituída de tecido conjuntivo adiposo, como mostra a figura 1.2. A epiderme é subdividida em diversas camadas, tais como camada córnea ou estrato córneo (composta por queratina e lipídeos), camada lucida (na qual a queratina não está presente), camada granulosa (formada por uma substância denominada eleidina), camada mucosa ou de Malpighi (formada de várias células poliédricas que contem pigmento escuro, a melanina, responsável pelas diversas colorações da pele), camada germinativa ou basal, na qual têm origem todas as outras camadas (MALTESE, 1990). A pele é constituída por cerca de 70% de água; por materiais de natureza proteíca, que representam 27% da composição da pele, como os colágenos, elastina, queratina, melanina, glicoproteínas, ácido hialurônico e enzimas; por lipídeos, tais como ácidos graxos, colesterol, esqualeno, fosfolipídios e triglicerídios; por glicídios, como glicose e glicogênio; sais minerais, como cálcio, cobre, enxofre, ferro, fósforo, iodo, magnésio, manganês, potássio, sódio, zinco, dentre outros (GOMES; DAMAZIO, 2013).
A epiderme apresenta células responsáveis pela produção de melanina, o pigmento da pele. Tem por função oferecer resistência à fricção, aos traumatismos e à
distensão.
O
filme
hidrolipídico
(FHL)
inibe
o
desenvolvimento
de
microorganismos, pois confere um pH ácido. Apresenta função fotoprotetora natural
13
contra raios UV, pois a camada córnea e a melanina filtram os raios solares (MALTESE, 1990). Na derme e na epiderme ocorre o processo de transformação da provitamina D em vitamina D sob a ação da radiação solar UV, presente nos raios solares. Neste contexto, a radiação solar apresenta efeitos benéficos como estimuladores de síntese desta importante vitamina ao organismo humano, cuja função é a de auxiliar na prevenção de doenças, como raquitismo em crianças e osteoporose em idosos, e no crescimento dos indivíduos (MALTESE, 1990).
Figura 1.2: Ilustração da composição das camadas da pele: epiderme, derme e hipoderme. VILELA, 2011.
Evitar a exposição excessiva ao sol e proteger a pele dos efeitos da radiação UV são as melhores estratégias para prevenir o melanoma e outros tipos de tumores cutâneos. Como a incidência dos raios ultravioletas está cada vez mais agressiva em todo o planeta, as pessoas de todos os fototipos devem estar atentas e se protegerem quando expostas ao sol (SBD, 2012). O fototipo cutâneo descreve como a pele reage dada a primeira exposição ao sol, se ela reagirá com bronzeamento ou com vermelhidão (queimadura), e é 14
identificado por várias características, como cor do cabelo, da pele etc. A seguir na tabela 1.1, são mostradas as diferentes classificações de fototipos e seus respectivos fatores de proteção solar de acordo com dados da Sociedade Brasileira de Dermatologia. Na figura 1.3 mostra os diferentes fototipos de peles (SBD, 2012). Tabela 1.1: Fototipos cutâneo: suas respectivas características e FPS ideal. SBD, 2012.
Fototipo 1
Fototipo 2
Fototipo 3
Fototipo 4
Fototipo 5
Fototipo 6
Figura 1.3: Ilustração das diferentes tonalidades de colorações da pele. SBD, 2012.
Independentemente do tipo de pele, quanto ao fototipo, todos os bebês e crianças até três anos de idade têm pele extremamente sensível porque o sistema de proteção da pele ainda não está desenvolvido. Acima dos três anos de idade as 15
funções de proteção e reparo ainda estão em desenvolvimento. Assim é preciso redobrar a atenção com uso de fotoprotetor especial para crianças e bebês (SBD, 2012). Os fotoprotetores são preparações de uso tópico que reduzem os efeitos danosos da radiação ultravioleta prevenindo queimaduras solares, envelhecimento precoce e o câncer (SBD, 2012). Na tabela 1.2 a seguir, são mostrados os tipos de textura de pele e as diferentes formulações recomendadas de fotoprotetores. Tabela 1.2: Diferentes formulações de fotoprotetores recomendadas aos diferentes tipos de peles. Neste caso, o protetor ideal é o na versão creme, pois hidrata a pele; é Pele seca
recomendado optar por protetores em loção que contenham em sua composição água e óleo.
Pele normal Pele sensível
Em relação ao filtro solar, recomenda-se sérum, loção ou spray, que é mais resistente ao contato com a água e o suor. Loções e gel-creme são os tipos mais indicados de protetores solar. Deve-se optar, preferencialmente, por protetores à base de gel, sem
Pele oleosa
gordura e sem álcool, pois são absorvidos mais rapidamente pela pele sem obstruir os poros ou deixar a pele brilhosa. As versões em gel-creme, sérum e mousse também são recomendadas, pois são leves e fluidas.
Pele acnéica Pele mista
Segue a mesma recomendação de tipo de protetor solar indicado para pele oleosa. O protetor solar mais indicado é o do tipo Oil Free, em gel-creme.
1.2 Efeitos da radiação sobre a pele Os raios infravermelhos produzem um aquecimento da superfície da pele, produzindo dilatação dos vasos e aumento no fluxo sanguíneo. Além disso, o aquecimento faz aumentar a fagocitose, responsável pela proteção contra processos infecciosos e a atividade metabólica local. Cerca de 5% da radiação infravermelha é absorvida a 2 mm e mais de 99% é absorvida dentro dos 3 mm da epiderme (CICARDO, 1951). A radiação UVA é a mais abundante, penetra mais profundamente na derme e induz a produção de melanina, através da fotoxidação da leucomelanina, localizada nas células das camadas externas da epiderme. Também induz o câncer 16
de pele, além de ser a principal responsável pelo envelhecimento precoce da pele (SBQ, 2014; FLOR; DEVOLOS; CORREA, 2007). A radiação UVB possui menor comprimento de onda que a UVA e atinge a epiderme, ocasionando queimaduras solares e vermelhidão na pele. É responsável pela transformação do ergosterol epidérmico em vitamina D, causa o envelhecimento precoce das células e induz também o bronzeamento da pele. Aumenta o risco de câncer de pele e reduz o processo de reconhecimento do organismo para a destruição de células malignas. A figura 1.4 mostra a incidência das radiações ultravioleta e infravermelha sobre as camadas da pele (FLOR; DEVOLOS; CORREA, 2007).
Figura 1.4: Diagrama esquemático da incidência das radiações UVA, UVB e IV sobre a pele. ROCHA et al., 2014.
Ao atingir a pele desprotegida e com ação cumulativa, a radiação UV provoca um processo complexo associado a reações químicas e morfológicas, podendo ocorrer formação de espécies reativas de oxigênio (radicais livres). Diversas moléculas na pele podem absorver a radiação UV e sofrer alterações químicas, que podem ocasionar alterações no metabolismo das células, sobretudo às moléculas de DNA, uma das principais a absorver a radiação UV, resultando em mutações genéticas. Além disso, pode ocorrer imunossupressão, alterações químicas e histológicas na epiderme, envelhecimento precoce, cataratas e surgimento de câncer, dentre outras deteriorações (BALOGH et al., 2011). 17
Segundo Gonzáles e colaboradores (2008), fotoproteção é um elemento profilático e terapêutico frente aos efeitos danosos da radiação UV. A abordagem é realizada por meio do uso de protetores solares, vestimentas protetoras e exposição restrita à luz solar. A primeira linha de defesa contra estes efeitos nocivos é a utilização dos fotoprotetores, também denominados protetores solares. Algumas pessoas sofrem reações alérgicas devido à exposição solar. Isso acontece porque a radiação UVA induz ao estresse oxidativo, erupção polimórfica solar (EPS), uma fotodermatite, e pode resultar em diversos sintomas, incluindo vermelhidão, coceira, placas, pápulas e náuseas. Assim, devido às doenças relacionadas à exposição solar, é de suma importância o uso de filtros com fator de proteção maior do que 15, especialmente aos fototipos de pele mais vulneráveis aos efeitos nocivos da radiação solar, repetindo-se as aplicações a cada 2 horas. O uso de protetor também deve ser feito nos lábios, pois a mucosa é mais sensível do que a pele por conta da ausência de estrato córneo desenvolvido. De todas as doenças as mais importantes, do ponto de vista clínico, são os cânceres, ilustrados na figura 1.5 (VITOR et al., 2008). No Brasil o câncer de pele é o mais comum dos tipos da doença, constituindo um grave problema de saúde pública que corresponde a mais de 25% de todos os tipos de tumores diagnosticados. O aumento da incidência de melanomas, manifestação mais grave de neoplasia de pele, tem sido relacionado à mudança de hábitos de vida da população mundial em relação à exposição solar (COSTA; WEBBER, 2004).
Figura 1.5: Formação do câncer por mutação genética (DNA). REVISTA SCIENCE, 2014.
18
1.3 Radicais livres São chamados de radicais livres as pequenas moléculas instáveis, altamente reativas, por conter um ou mais elétrons não pareados, ou seja, “sem par” nos orbitais externos. O oxigênio é um dos mais importantes geradores de radicais livres dentro do nosso organismo (CHORILLI; LEONARDI; SALGADO, 2007). Esses radicais livres cujo elétron desemparelhado encontra-se nos átomos de oxigênio ou nitrogênio são denominados ERO (espécies reativas de oxigênio) ou ERN (espécies reativas de nitrogênio). No organismo, encontram-se envolvidos na produção de energia, sinalização intercelular, síntese de substâncias biológicas importantes, entre outras atividades fisiológicas (BARREIROS et al., 2006). A principal fonte de radicais livres no organismo provém do metabolismo habitual do oxigênio. Aproximadamente 95% do gás oxigênio é metabolizado até água via cadeia de transporte de elétrons, os outros 5% formam radicais livres que também podem ser aproveitados em alguns processos fisiológicos (CHORILLI; LEONARDI; SALGADO, 2007). Em condições normais, o organismo humano é capaz de neutralizar, por sistemas antioxidantes, as espécies reativas de oxigênio geradas de maneira fisiológica. Porém, em situações patológicas ou sob os efeitos da exposição excessiva e crônica à radiação UV, estabelece-se um desequilíbrio entre a produção de ERO e os sistemas antioxidantes. Gerando assim um estresse oxidativo capaz de causar o envelhecimento precoce e o desenvolvimento de câncer de pele nos casos mais graves (BALOGH et al., 2011). Os radicais livres atacam as células da pele na parte superficial da epiderme, degradam os fibroblastos da derme e podem, inclusive, lesar proteínas, carboidratos, lipídios, ácidos nucleicos na parte mais profunda da epiderme. A maioria dos radicais livres age muito rapidamente, podendo ser gerados na mesma velocidade com que desaparecem. Quando atacam podem transformar a molécula atacada em outro radical livre, formando reações em cadeia muito danosas (CHORILLI; LEONARDI; SALGADO, 2007).
19
1.4 Atividade antioxidante Antioxidantes são definidos como substâncias que, quando presentes em baixas concentrações comparadas com as de um substrato oxidável, diminuem ou previnem significativamente a oxidação deste substrato. Eles podem agir evitando a formação de radicais livres, reparando os danos gerados por eles ou sequestrando os mesmos (BALOGH et al., 2011). Muitos
produtos
cosméticos
presentes
no
mercado
apresentam
antioxidantes incorporados visando a combater os sinais de envelhecimento da pele. Atualmente, diversos trabalhos investigam a ação dos antioxidantes na fotoproteção. Alguns estudos avaliam a ação dos mesmos na prevenção da formação de eritema cutâneo por meio da determinação do valor de FPS e outros analisam seus efeitos protetores frente aos danos moleculares gerados por estresse oxidativo induzido pela radiação UV (BALOGH et al., 2011). Segundo Messias (2009), os polifenóis como o ácido gálico são considerados antioxidantes primários, promovendo a remoção ou inativação dos radicais livres através da doação de cátions de hidrogênio (H +) a estas moléculas, interrompendo a reação em cadeia. O mecanismo de ação desse tipo de antioxidante está representado a seguir: ROO● + AH → ROOH + A● R● + AH → RH + A● O átomo de hidrogênio ativo do antioxidante é abstraído pelos radicais livres R ● e ROO●, assim formam-se espécies inativas para a reação em cadeia e um radical inerte (A●) procedente do antioxidante. Este radical, estabilizado por ressonância, não tem a capacidade de iniciar ou propagar as reações oxidativas (MESSIAS, 2009).
1.5 Fotoproteção Existem dois tipos de filtros solares: orgânicos e inorgânicos, classificados rotineiramente como filtros de efeito químico (filtros químicos) e filtros de efeito físico (filtros físicos), respectivamente. Nos filtros orgânicos temos a presença de 20
compostos orgânicos que protegem a pele pela absorção da radiação e nos inorgânicos temos a presença de óxidos metálicos, que agem pela reflexão, como mostra a figura 1.6 (FLOR; DAVOLOS; CORREA, 2007).
Figura 1.6: Interação dos filtros físicos e químicos com a radiação solar. Adaptado de SCHALKA; REIS, 2011.
1.5.1 Protetores solares orgânicos Os protetores orgânicos são formados por moléculas orgânicas que agem através da absorção de um ou mais comprimentos de onda específicos, transformando-o em um tipo de energia não nociva ao ser humano. Nos filtros disponíveis comercialmente, estas moléculas são compostos aromáticos com grupos carboxílicos. O processo de absorção pode se repetir várias vezes através do mecanismo denominado ressonância. Dependendo da capacidade de absorver comprimentos de onda mais longos ou mais curtos, os filtros orgânicos são subclassificados em filtros UVB, filtros UVA e filtros de amplo espectro (UVA e UVB) (SCHALKA; REIS, 2011). Conforme a tabela 1.3, os filtros UVB são representados pelos derivados do ácido para-aminobenzóico (PABA), os cinamatos, os salicilatos e os benzimidazóis. Os filtros UVA incluem as benzofenonas e os derivados de dibenzoilmetano. Estas substâncias são usadas em associação, pois nenhuma delas, na concentração recomendada pelo FDA ( Food and Drug Administration), proporciona elevado fator de proteção ou largo espectro de absorção isoladamente (FIGUEIREDO, 2013). 21
Tabela 1.3: Filtros orgânicos e seus derivados. NASCIMENTO; SANTOS; AGUIAR, 2013.
Classes
Derivados
λmax (nm)
4-dimetilaminobenzoato de pentila
310
4-dimetilaminobenzoato de 2-etilexila
311
4-aminobenzoato de 2,3-dihidróxipropila
297
4-bis(2-hidróxipropil)aminobenzoato de etila
312
4-bis(polietóxi)aminobenzoato de polietóxietila
309
Salicilato de 2-etilexila
305
Salicilato de 3,3,5-trimetilcicloexila
306
4-isopropilsalicilato de benzila
310
Salicilato de 2,2,2-triidróxitrietilamônio
298
4-metóxicinamato de 3-metilbutila
308
4-metóxicinamato de 2-etilexila
311
4-metóxicinamato de 2-etóxietila
308
4-metóxicinamato de 2,2-di-
290
hidróxidietilamônio
303
2-ciano-3,3-difenilpropenoato de 2-etilexila 3-benzilideno cânfora
294
3-(4-metilbenzilideno) cânfora
300
3-(4-sulfobenzilideno) cânfora
294
Metilssulfato de 3-(4-
284
trimetilamôniobenzilideno) cânfora 5- benzoil-4-hidróxi-2-
355
metóxibenzenossulfonato de sódio 2,2-di-hidróxi-4-metóxibenzofenona
340
2-hidróxi-4-metóxibenzofenona
359
22
1.5.1.1 Mecanismo de Proteção Para compreender o mecanismo de proteção dos filtros orgânicos é preciso entender como ocorre a transição eletrônica, explicada pela figura 1.7.
Figura 1.7: Diagrama de Jablonski mostrando o que pode ocorrer após uma molécula absorver um fóton com energia na faixa do ultravioleta ou visível. SOTOMAYOR et al. 2008.
Uma molécula em seu estado fundamental (singlete, S 0) pode, por absorção de um comprimento de onda específico, ter um elétron promovido para outro orbital de maior energia, também de estado singlete (S 1). Esta transição é geralmente permitida, portanto é muito provável e dá origem a bandas de absorção de forte intensidade. A outra transição possível, de singlete (S 0) para triplete (T 1) é proibida: a transição é muito improvável e ocorre muito raramente, pelo que não dá origem a bandas apreciáveis no espectro de absorção (CONSTANTINO, 2008). O estado excitado S 1 perde energia por relaxação térmica, voltando ao estado fundamental. É neste processo, como um todo, que a radiação UV é
23
convertida em comprimentos de onda de menor energia, inofensivas ao ser humano (CONSTANTINO, 2008). 1.5.1.2 Fotoestabilidade Para garantir uma constante eficácia durante o período de exposição, os filtros químicos UV utilizados não podem ser alterados quando irradiados pela luz solar. A fotoestabilidade dos filtros UV está estritamente ligada a sua capacidade de liberar a energia absorvida para o ambiente sem sofrer alterações estruturais. Caso a molécula excitada não consiga dissipar a energia, pode sofrer rearranjo, se fragmentar ou gerar radicais livres (PAESE, 2008). A diminuição da capacidade de absorção em consequência da instabilidade dos filtros UV químicos resulta numa maior quantidade de radiação incidente sobre a pele e, consequentemente, aumenta o poder deletério dos raios solares sobre o organismo humano (PAESE, 2008). 1.5.2 Protetores solares inorgânicos Nos protetores inorgânicos, o processo de proteção se dá pela reflexão da radiação UV. Este tipo de filtro atua como uma barreira física que não permite a passagem da radiação. Nos últimos anos, os protetores inorgânicos têm sido utilizados cada vez mais frequentemente. Sua popularidade relaciona-se ao fato de serem atóxicos, além de serem muito eficientes na proteção contra a radiação UV (ARAUJO; SOUZA, 2008). Os filtros físicos mais utilizados são representados por dois óxidos, o de zinco (ZnO) e o de titânio (TiO2).
Estas substâncias também são denominadas de
pigmentos inorgânicos, e ficam suspensas quando incorporadas em uma formulação. O tamanho destas partículas é de suma importância, não apenas para a eficácia do protetor solar, mas também para a aparência do produto cosmético (ARAUJO; SOUZA, 2008). A figura 1.8 apresenta o espectro de refletância do óxido de zinco e do dióxido de titânio:
24
Figura 1.8: Espectro de refletância do TiO 2 e ZnO. SILVA et al, 2010.
Os filtros solares inorgânicos apresentam como ponto negativo a formação de uma película esbranquiçada sobre a pele, esteticamente desagradável. Essa característica induz ao uso de uma quantidade menor do produto, que pode consequentemente comprometer o seu desempenho, levando a queimaduras e eritemas nas áreas desprotegidas.
Atualmente, para
solucionar esse ponto negativo, utilizam-
se partículas microfinas ou nanopartículas (diâmetro de 10-50 nm). As nanopartículas refletem e absorvem radiação UV e são transparentes na pele, aumentando a aceitabilidade cosmética do produto (MACHADO et al., 2011). Para que haja eficácia, os pigmentos microfinos precisam estar adequadamente dispersos no veículo, que geralmente é uma emulsão, pois a má dispersão irá reduzir o desempenho do produto. Além disso, os pigmentos microfinos também precisam ser mantidos em suspensão, de modo que não ocorra aglomeração das partículas, pois, se com o passar do tempo ocorrer coalescência e formação de agregados maiores, o desempenho final do produto diminuirá (FLOR; DAVOLOS; CORREA, 2007). É imprescindível a manutenção do tamanho destas partículas no produto final, considerando que se houver aglomeração isto poderá causar aumento das propriedades de difração e reflexão da faixa de luz visível, não somente ressaltando 25
sua coloração branca, mas também prejudicando sua eficácia na região UV e a segurança contra a geração de radicais livres com atividade citotóxica (SURMAN et al., 2009).
1.6 Fator de proteção solar Para comprovar a eficácia do protetor solar é necessária a determinação do FPS na porção UVB do espectro eletromagnético. Para que um filtro solar seja considerado eficaz ele precisa proteger a pele exposta de queimaduras solares, por isso apenas o UVB é analisado, pois este é o responsável por causar eritema na pele. O fator de proteção solar é obtido através de testes in vivo ou in vitro (ARAUJO; SOUZA, 2008). No teste in vivo, o FPS é a relação entre o tempo de formar eritema com proteção e sem proteção. Na teoria, é definido como a razão entre Dose Eritematógena Mínima (DEM) da pele protegida e a DEM da pele desprotegida. Na prática significa quantas vezes mais uma pessoa pode se expor ao sol usando o filtro sem se queimar em relação ao tempo que queimaria sem usá-lo (MILESI; GUTERRES, 2002). A determinação do FPS de um protetor solar é feita com testes in vivo, contudo, Mansur e colaboradores correlacionaram a determinação do FPS por testes in vivo e por testes in vitro, pelo fator EE (λ) (efeito eritemogênico da radiação de comprimento de onda λ) no cálculo da equação 1. A estimativa do FPS por espectrofotometria é realizada pela avaliação da altura, largura e localização da curva de absorção dentro do espectro do ultravioleta (ARAUJO; SOUZA, 2008): = . ∑320 290 (λ). (λ). ()
(Equação 1)
Onde: FC = fator de correção (=10); EE (λ) = efeito eritemogênico da radiação de comprimento de onda λ; I (λ) = intensidade da radiação solar no comprimento de onda λ; abs (λ) = leitura espectrofotométrica da absorbância da solução do filtro solar no comprimento de onda λ.
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1.7 Formulações A formulação de um fotoprotetor adequado deve permitir um alto FPS, tem que ser resistente à água, atóxico, estável e econômico. Para que o filtro solar escolhido atue como fotoprotetor deve se levar em consideração o veiculo no qual é inserido, podendo influenciar na fotoproteção, bem como na espessura e uniformidade da camada formada na pele (CASWELL, 2011; DE PAOLA, 2001). Um filtro solar deve ser químico, fotoquímico e termicamente inerte, e incolor; não deve ser irritante, sensibilizante, mutagênico, volátil, absorvível pela pele, manchar a pele ou a roupa e por fim ser estável no seu produto final (FLOR; DEVOLOS; CORREA, 2007). A eficácia do FPS é influenciada pelo tipo do filtro solar ativo, pelo processo de emulsificação, hidratação da pele, espessura da camada córnea, uniformidade, frequência e tempo de exposição solar (SILVA et al., 2009; CASWELL, 2001). Há inúmeros veículos para a fabricação de protetores solares, como loções hidroalcoólicas, emulsões de óleo em água (O/A) e de água em óleo (A/O), óleos, géis oleosos, bastões, aerossóis, entre outros (BALOGH et al, 2011). Mas os principais utilizados em fotoprotetores são loções hidroalcoólicas, cremes e loções emulsionadas e géis (FLOR; DEVOLOS; CORREA, 2007). Emulsão ou base emulsionada é um dos veículos atualmente mais utilizados na produção de cosméticos. Apresenta uma série de vantagens, como grande afinidade pelo revestimento cutâneo, a possibilidade de se obter veículos de diferentes texturas, consistência e capacidade de penetração, além disso, apresenta propriedades emolientes e hidratantes (OLIVEIRA, 2009). As emulsões são definidas como sistemas heterogêneos de duas ou mais fases constituído por um liquido disperso no outro liquido dispersante no qual é imiscível (OLIVEIRA, 2009). Os cremes hidratantes podem ser classificados como uma emulsão óleo em água e água em óleo (O/A e A/O) que se diferem pela diferença da polaridade nas duas fases interna e externa (OLIVEIRA, 2009). Emulsões com maior porcentagem de água, óleo em água (O/A), garante a proteção e dá uma sensação suave e sedosa, sem ser gorduroso e com melhor custo-benefício. Já a formulação água em óleo (A/O) é a ideal para a proteção da 27
pele, mas tem aspecto bastante gorduroso, dando uma sensação desagradável. A figura 1.9 mostra um diagrama esquemático dos tipos de emulsão (FLOR; DEVOLOS; CORREA, 2007; LOWE; SHAATH, 1997).
Figura 1.9: Representação dos tipos de emulsões O/A (1) e emulsão A/O (2). OLIVEIRA, 2009.
1.8 Ácido Gálico A implementação da cromatografia líquida de alta eficiência, da cromatografia gasosa, da ressonância magnética nuclear e da espectrometria de massas, entre outras, possibilitou um melhor desempenho na obtenção e caracterização do ácido gálico e seus derivados. A partir destes avanços tecnológicos pôde-se observar um crescente número de publicações relatando a obtenção do ácido gálico em diferentes espécies de vegetais, bem como a obtenção de derivados por diversos processos químicos (ROSSO, 2005). O ácido gálico (ácido 3,4,5-triidroxibenzoico) é um intermediário do metabolismo vegetal secundário, e é frequentemente um componente de taninos hidrolisáveis em plantas. A estrutura do ácido gálico está representada na figura 1.10 (GRUNDHOFER et al., 2001).
Figura 1.10: Estrutura do ácido gálico.
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Os taninos são compostos fenólicos presentes na maioria das plantas, que podem ter sua concentração variando de acordo com os tecidos vegetais, bem como em função da idade e tamanho da planta, da parte coletada, da época ou, ainda, do local de coleta (BERNARDES et al., 2011). O ácido gálico é utilizado como um ingrediente na revelação de fotografias, e seus ésteres são conhecidos por apresentarem atividades antimutagênica, anticarcinogênica, antioxidante, antialérgica, antibacteriana, antifúngica e antiinflamatória, além de apresentar citotoxicidade sobre as células tumorais. O ácido gálico é um composto de grande interesse tanto para a indústria farmacêutica quanto para a química. Convencionalmente o ácido gálico é produzido por hidrólise química do acido tânico, mas possui pouco rendimento, baixa pureza e alto custo. Alternativamente o ácido gálico pode ser produzido por hidrólise microbiana do ácido tânico (INOUE et al., 1995). Por ser um dos principais componentes desse conjunto de moléculas, as suas propriedades biológicas e de seus análogos têm sido amplamente investigada. Não se pode afirmar ao certo quem descreveu primeiramente o processo de obtenção do ácido gálico através da hidrólise de taninos, embora sejam encontrados registros desde 1910 (ROSSO, 2005). Em sua função ácida, o ácido gálico permite a introdução dos mais variados substituintes, possibilitando, desta forma, a obtenção de inúmeros análogos ésteres com os mais distintos efeitos farmacológicos (ROSSO, 2005). Kim (2002) mostrou que o ácido gálico tem duas funções como antimelanogênico e agente antioxidante, propondo que estas duas funções fazem do ácido gálico um composto eficiente para a saúde da pele. O ácido gálico e seus n-alquil ésteres, especialmente o galato de propila, octila e dodecila, são amplamente utilizados como aditivos alimentares para sequestrar espécies reativas de oxigênio, incluindo peróxido de hidrogênio, ânion superóxido e radical hidroxila (VAN DER MEEREN, 1987). Eles também são utilizados em alimentos processados, cosméticos e materiais de embalagem de alimentos para prevenir o ranço induzido pela peroxidação lipídica e deterioração (YEN et al., 2002).
29
2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo geral Produzir um protetor solar possuindo ácido gálico como agente ativo.
2.2 Objetivos específicos
Formular um protetor solar à base de ácido gálico;
Descobrir o fator de proteção;
Fazer testes de estabilidade.
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3 MATERIAIS E METÓDOS 3.1 Matérias-primas e reagentes As matérias-primas e reagentes utilizados neste trabalho não necessitaram passar por nenhuma etapa de purificação extra. Eles e suas respectivas marcas estão descritos na tabela 3.1. Tabela 3.1: Matérias-primas e reagentes utilizados.
Nome
Marca
Ácido gálico monohidratado puríssimo
Vetec®
Álcool etílico 92,8º
Tupi®
Metilparabeno
Nipagin®
Propilparabeno
Nipazol®
Cera autoemulsificante não iônica
Polawax®
Trietanolamina
QM Reagentes®
Dióxido de titânio
Via Farma®
Propileno Glicol U.S.P.
-
Óleo Mineral U.S.P.
-
Hidróxido de sódio
-
3.2 Equipamentos Para a realização deste trabalho, além de vidrarias e materiais de rotina do laboratório foram utilizados os seguintes equipamentos: espectrofotômetro UV/Visível Model Nova 1600 UV (NOVA Instrumente®), chapa de aquecimento 01/09E (Lucadema Científica®), balança analítica AG 200 (GEHAKA®), balança semi-analítica AS510 (Marte®), banho ultrassom NI 1201-TD (NOVA Instrumente®), incubadora DT-6150C (Diagtech®) e pHmetro digital PG1800 (GEHAKA®).
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3.3 Métodos 3.3.1 Obtenção do espectro de absorção do ácido gálico Pesou-se 0,15 g do ácido gálico, transferiu-se para um balão volumétrico de 100 mL, e completou-se o volume com álcool etílico 92,8º. Uma alíquota de 5 mL dessa solução foi transferida para um balão volumétrico de 50 mL, completando o volume com etanol. Uma nova alíquota de 5 mL foi retirada e transferida a um balão volumétrico de 25 mL, que teve seu volume completo com etanol. Mediu-se a absorbância dessa solução no espectrofotômetro, usando cubetas de quartzo e etanol como branco, nos comprimentos de onda de 250 até 320 nm, de 5 em 5 nm. 3.3.2 Preparação do creme comum As matérias-primas utilizadas na preparação do creme sem ácido gálico e suas respectivas concentrações estão listadas na tabela 3.2. Tabela 3.2: Concentrações de reagentes utilizados para 100 g de creme comum.
Fase Aquosa (m/m)
Fase Oleosa (m/m)
Nipagin (0,1%)
Nipazol (0,1%)
Propileno glicol (3%)
Óleo mineral (3%)
Água destilada (q.s.p.)
Pollawax (11%)
Pesou-se as matérias-primas da fase oleosa em um almofariz e os da fase aquosa em um béquer de 100 mL. Adicionou-se 82,8 mL de água destilada na fase aquosa e colocou para aquecer as fases em chapa de aquecimento. Depois que a fase oleosa fundiu e a fase aquosa solubilizou, verteu-se a fase aquosa sobre a fase oleosa e agitou-se vigorosamente com auxílio de um pistilo até o resfriamento da solução.
32
3.3.3 Preparação dos cremes com ácido gálico Os cremes foram produzidos em duplicata em três concentrações diferentes de ácido gálico: 5, 7 e 10% (m/m). As matérias-primas utilizadas e suas respectivas concentrações estão listadas na tabela 3.3. Tabela 3.3: Quantidades de reagentes utilizados para 100 g de Creme com Ácido Gálico.
Fase Aquosa (m/m)
Fase Oleosa (m/m)
Nipagin (0,1%)
Nipazol (0,1%)
Propileno glicol (3%)
Óleo mineral (3%)
Ácido gálico (5, 7 e 10%)
Pollawax (11%)
Água destilada (q.s.p.)
-
NaOH 4 mol L-1 / Trietanolamina (q.s.p.)
-
Pesou-se os reagentes da fase oleosa em um almofariz e da fase aquosa em um béquer de 100 mL. Para cada massa de ácido gálico (5, 7 e 10 g), neutralizou-se com aproximadamente 100, 140 e 200 gotas de agente alcalinizante, em 72,8; 68,8 e 62,8 mL de água destilada, respectivamente. Colocaram-se para aquecer as duas fases em chapa de aquecimento. Depois que a fase oleosa fundiu e a fase aquosa solubilizou, verteu-se a fase aquosa sobre a fase oleosa e agitou-se vigorosamente com auxílio de um pistilo até o resfriamento da solução. Após a realização dos testes de estabilidade, adicionou-se cerca de 5% de dióxido de titânio nos cremes prontos de 5% (2) e 7% (1 e 2) de ácido gálico, com o intuito de clareá-los. A formulação resultante está descrita na t abela 3.4. Tabela 3.4: Formulação do creme com ácido gálico e TiO 2.
Matéria-prima
Concentração
Ácido gálico
5 e 7%
Dióxido de titânio
5%
Nipagin
0,1%
Nipazol
0,1%
Óleo mineral
3%
Pollawax
11 % 33
Propileno glicol
3%
Água destilada
q.s.p
3.3.4 Avaliação da estabilidade As emulsões foram armazenadas em temperatura ambiente e ao abrigo da luz. Os testes de estabilidade realizados foram: características organolépticas, espalhabilidade, pH e atividade antimicrobiana. 3.3.4.1 Características organolépticas As formulações foram avaliadas quanto à mudança na cor, odor ou aspecto, por observação visual e olfativa. 3.3.4.2 pH Determinou-se o valor de pH de cada formulação utilizando-se uma solução a 10% (m/v), obtida pela dispersão de 2 g da formulação em 20 mL de água destilada. 3.3.4.3 Espalhabilidade A espalhabilidade foi determinada segundo a metodologia proposta por Knorst (1991), adaptada pelo grupo conforme necessidade do laboratório. Empilharam-se placas de petri de massa conhecida em cima do creme, anotando a variação média do diâmetro na medida em que se adicionava uma nova placa. Na metodologia de Knorst (1991), a espalhabilidade (Ei), determinada a 25° C, foi calculada através da Equação 2, onde Ei = espalhabilidade da amostra para o peso i (mm²), d = diâmetro médio (mm) e π = 3,14. = ² × /4
(Equação 2)
34
3.3.4.4 Teste antimicrobiano O teste antimicrobiano de semeadura em placa após diluição foi realizado segundo a metodologia proposta pela farmacopeia brasileira 4ª edição (F. Bras. IV 1988). Foram pesados 10 g de todos os cremes de 5% de ácido gálico (com e sem dióxido de titânio) e transferidos para 90 mL de caldo de caseína de soja estéril, formando uma solução final de 100 mL (diluição de 10 -1). Desta última diluição, transferiu-se 1 mL para 9 mL de água destilada (10 -2), realizando o mesmo procedimento na próxima diluição (10 -3) e novamente com a última diluição, obtendo diluição de 10 -4. Com o auxílio de alça microbiológica, foram feitas alçadas com a amostra diluída nas placas preparadas com ágar caseína de soja (esterilizado, fundido a 45 ºC e depois solidificado). As placas ficaram incubadas em estufa de incubação a 30 ºC por 24 horas para a contagem de bactérias e para os fungos, ficaram 5 dias em 25 ºC. 3.3.5 Determinação in vitro do fator de proteção solar (FPS) dos cremes com ácido gálico A determinação in vitro do FPS foi realizada em triplicata, utilizado o método espectrofotométrico desenvolvido por Mansur (1986). Pesou-se 1 g do creme, transferiu-se para um balão volumétrico de 100 mL e diluiu-se com álcool etílico 92,8º. Em seguida deixou-se no banho ultrassom por 5 minutos e filtrou-se utilizando algodão, descartando os 10 mL iniciais. Retirou-se uma alíquota de 5 mL da solução filtrada, transferiu-se para um balão volumétrico de 50 mL e completou-se o volume com etanol. Em seguida, uma alíquota de 5 mL dessa solução foi transferida para um balão volumétrico de 25 mL, completando-se o volume com etanol. A concentração final foi de 0,2 mg mL -1. Usando o etanol como branco, mediu-se a absorbância dessa solução no espectrofotômetro usando cubetas de quartzo, nos comprimentos de onda de 290 até 320 nm, de 5 em 5 nm. Com os valores da absorbância obtidos calculou-se o FPS através da equação 1 proposta por Mansur (1986). A figura 3.1 mostra a relação das
35
absorbâncias na região UVB (290-320 nm) conforme seu fator de efeito eritemogênico (EE) e intensidade da radiação (I).
Figura 3.1: Relação efeito eritemogênico (EE) versus intensidade da radiação (I) conforme o comprimento de onda (λ). SAYRE et al., 1979.
36
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Obtenção do espectro de absorção do ácido gálico Para dar início ao trabalho foi necessário obter o espectro de absorção do ácido gálico na faixa UVB na concentração de 15%. As absorbâncias foram medidas em triplicatas entre 250 e 320 nm, de 5 em 5 nm. Verificou-se que houve uma absorção significativa nessa porção do espectro, conforme a figura 4.1, onde seus dados estão expressos na tabela 4.1, relacionando as absorbâncias das amostras nos comprimentos de 250 a 320 nm da radiação ultravioleta. Tabela 4.1: Absorbância em triplicata do ácido gálico puro na concentração de 15% na faixa de 250 a 320 nm, suas respectivas médias e desvios padrões.
λ (nm)
Absorbâncias 1, 2 e 3
Média
SD
250
0,587
0,525
0,592
0,568
0,037
255
0,832
0,761
0,829
0,807
0,040
260
1,12
1,06
1,12
1,10
0,035
265
1,39
1,24
1,45
1,36
0,109
270
1,56
1,45
1,61
1,56
0,057
275
1,58
1,54
1,64
1,57
0,054
280
1,38
1,33
1,45
1,39
0,058
285
1,25
1,20
1,32
1,26
0,061
290
1,04
0,989
1,13
1,05
0,069
295
0,847
0,782
0,957
0,862
0,088
300
0,592
0,545
0,641
0,593
0,048
305
0,313
0,258
0,378
0,316
0,060
310
0,254
0,212
0,279
0,248
0,034
315
0,120
0,080
0,157
0,119
0,039
320
0,026
0,012
0,043
0,027
0,016 37
a i c n â b r o s b A
2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 250
260
270 280 290 300 Comprimento de Onda (nm)
310
320
Figura 4.1: Gráfico da absorbância média do ácido gálico em 15% na região do UVB.
A leitura da absorbância foi realizada de maneira a verificar se o ácido gálico absorve na região do UVB (290 a 320 nm). Conforme a imagem e aos dados anteriores, ocorre a absorção nessa faixa de comprimento de onda, constatando que há a possibilidade para uso como filtro solar nessa concentração.
4.2 Preparação do creme comum O creme comum foi produzido para servir como parâmetro nos testes organolépticos e físico-químicos. O creme formado resultou numa mistura homogênea, de cor branca e de odor característico de suas matérias-primas (figura 4.2).
Figura 4.2: Creme comum para comparação com os cremes com ácido gálico.
38
4.3 Preparação dos cremes contendo ácido gálico Os cremes com ácido gálico foram feitos em duplicata em três concentrações: 5, 7 e 10% (m/m). Conforme a ficha de segurança do ácido gálico, a toxicidade por via cutânea é de 320 mg kg -1, portanto optou-se por fazer em concentrações menores do que 15%, a exemplos dos outros tipos de filtros orgânicos utilizados nos protetores comerciais e regulamentados pela ANVISA, pois não é aconselhável para uma pessoa de 47 kg ou menos usar um cosmético com uma concentração maior que 15% de ácido gálico. Os testes para avaliar a toxicidade não podem ser realizados na ETEC. Desta forma, para não ocorrer a possibilidade de reações alérgicas, optou-se por concentrações mais baixas para a fabricação dos cremes. A figura 4.3 mostra as características dos filtros orgânicos encontrados na maioria dos protetores solares comerciais, aprovados e regulamentados pela ANVISA. Veja que as concentrações dos filtros estão entre 5 a 10%, com exceção do PABA (15%), não podendo uma concentração maior devido sua toxicidade (FLOR; DAVOLOS; CORREA, 2007).
Figura 4.3: Características de alguns filtros orgânicos utilizados em protetores solares. Adaptada da ENCICLOPÉDIA DE ABSORVEDORES DE UV PARA PRODUTOS COM FILTRO SOLAR, 1995.
39
Como o ácido gálico é muito solúvel em água quente e insolúvel em óleo, optou-se por adicioná-lo na fase aquosa. Ao realizar a primeira emulsão, constatouse a formação de um creme não-homogêneo (figura 4.4). Esse fato explica-se pelo baixo valor de pH que apresentava o veículo ao adicionar uma concentração elevada de ácido gálico no creme. A formulação utilizada possui como emulsificante não-iônico o Polawax, que possui várias vári as vantagens, como excelente estabilidade em temperatura ambiente e a alta temperatura, creme hidrófilo, umectante, facilmente removível pela água, sistema estável em vários pHs (3,0 a 10,0), mantendo a viscosidade do produto final (NATURAFARMA, 2006). Dessa forma, nas formulações seguintes foi necessário neutralizar o ácido gálico com um agente alcalinizante. Inicialmente, utilizou-se hidróxido de sódio 4 mol L-1. Houve a neutralização ainda na fase aquosa até o pH 5 - 5,5, que resultou em uma solução amarelada. Posteriormente, a neutralização foi realizada com uma substância mais utilizada em cosméticos, a trietanolamina. Contudo, formou-se também uma solução amarelada, constatando que os sais de galato formados são amarelados (figura 4.5). Com a neutralização do ácido os cremes formaram uma emulsão homogênea em todas as concentrações testadas, porém com um tom levemente acinzentado (figura 4.4).
Figura 4.4: Comparação dos cremes sem correção do pH (esquerda) e com a neutralização do ácido (direita).
40
Figura 4.5: Coloração da fase aquosa quando o ácido gálico é neutralizado.
4.4 Avaliação da estabilidade A estabilidade foi avaliada através da observação das características organolépticas, físico-químicas e antimicrobianas dos veículos utilizados no decorrer do tempo. Os testes organolépticos englobam a cor, o odor e o aspecto, enquanto os físico-químicos são o pH e espalhabilidade do creme analisado. O último teste é o microbiológico. 4.4.1 Testes organolépticos e de pH Os testes foram feitos em intervalos de 7 em 7 dias, a partir do momento em que os cremes com ácido gálico foram feitos e depois que adicionou dióxido de titânio para tentar deixá-los com uma coloração mais clara. A tabela 4.2 mostra características organolépticas e físico-químicas dos cremes de concentrações de 5, 7 e 10% (m/m) de ácido gálico (A.G.). Os cremes recém-produzidos apresentaram em todas as concentrações testadas uma coloração acinzentada, acinzentada, conforme a figura 4.6. 41
Tabela 4.2: Características organolépticas e físico-químicas dos cremes com A.G.
Cremes
5% (1)
5% (2)
7% (1)
7% (2)
10% (1)
10% (2)
Cor
Gelo
Gelo
Gelo
Gelo
Gelo
Gelo
or
Odor
N
N
N
N
N
N
m
Aspecto
H
H
H
H
H
H
pH
5,4
5,0
5,3
5,2
5,0
5,5
Bege
Bege
Bege
Bege
Claríssimo
Claro
escuro
escuro
Odor
N
Aspecto pH
o di z u d pé c e R
Cor
Bege
Bege
N
N
N
N
N
H
H
H
H
H
H
4,9
5,2
5,4
5,4
5,1
5,3
Bege
Bege
Bege
Claro
Bege
Bege
Claríssimo
Bege
escuro
escuro
Odor
N
N
N
N
N
N
Aspecto
H
H
H
H
H
H
pH
5,3
5,0
5,2
5,4
5,2
5,4
Bege
Bege
Bege
Claro
Bege
Bege
Claríssimo
Bege
escuro
escuro
Odor
N
N
N
N
N
N
Aspecto
H
H
H
H
H
H
pH
5,2
5,1
5,2
5,3
5,1
5,2
Não
Base
Base
Base
Não
Não
aplicou
clara
média
média
aplicou
aplicou
Odor
N
N
N
N
N
N
Aspecto
H
H
H
H
H
H
pH
5,3
5,1
5,3
5,4
5,0
5,4
s ó p a s ai d 7
Cor s ó p a s ia d 4 1
Cor s ó p a s ai d 1 2
2
Oi T e d o ã çi d a s ó p A
Cor
N = Normal; H = Homogêneo.
42
Figura 4.6: Coloração do creme recém-produzido.
Com o passar do tempo, os cremes ficaram com cor amarelada, conforme a figura 4.7.
Figura 4.7: Formação dos cremes com sais de galato de sódio nas concentrações de 5, 7 e 10%.
43
Os cremes de 7% formaram uma camada mais escura que o restante do creme, mostrando que houve uma saturação na formulação. Já nos de 10% foram observados cristais nas superfícies dos cremes, indicando que houve uma supersaturação de sal de galato de sódio e que o creme expeliu o seu excesso (figura 4.8).
Figura 4.8: Formação de camada escura no creme com 7% (esquerda) e de cristais de sal de galato com 10% de ácido gálico (direita).
Para fins estéticos, foi adicionado nos cremes de 5% (2) e 7% (1 e 2) mais 5% de dióxido de titânio (TiO 2), para tentativa de clarear os veículos. O TiO 2 tem várias funções nas indústrias e uma das mais importantes é de pigmento branco, onde é o mais utilizado nas indústrias de tintas, cosméticos, plásticos, alimentos, entre muitas outras, devido seu brilho e alto índice de refração . Apenas esses três cremes foram testados, pois os cremes de 10% apresentavam cristais de sal de galato e o creme de 5% (1) já estava com uma coloração clara. Todavia, os resultados não foram satisfatórios, pois os cremes ficaram com aspecto de base, em várias tonalidades de bege, como mostra na figura 4.9.
44
Figura 4.9: Tentativa de clareamento com dióxido de titânio nos cremes de 5% (2), 7% (1 e 2). Os cremes branco, 5% (1) e 10% (1 e 2) estavam normais.
4.4.2 Teste de espalhabilidade A espalhabilidade, definida como a expansão de uma formulação semisólida sobre uma superfície após um determinado período de tempo (FELTKAMP, FUCKS, SUCKER, 1983), é uma das características essenciais das formas farmacêuticas destinadas à aplicação tópica, pois está intimamente relacionada com a aplicação destas formulações no local de ação (KNORST, 1991). Sendo assim, os produtos contendo filtros solares devem propiciar fácil espalhamento sobre a pele para garantir o FPS nominal (GASPAR, MAIA CAMPOS, 2003). A espalhabilidade dos cremes de 5% de sal de galato foram medidos e comparadas com protetores solares comerciais das marcas AVON® e SunDown®, conforme mostram a figura 4.10. Como se percebe no gráfico, a espalhabilidade média dos cremes com 5% de sal de galato está acima da média dos cremes comerciais usados como parâmetros. A figura 4.11 exemplifica os testes de espalhabilidade realizados.
45
14 12 ) ² m m10 ( e d 8 a d i l i 6 b a h l 4 a p s 2 E
Avon SunDown Cremes de 5%
0 0
50
100 150 Peso (g)
200
250
Figura 4.10: Gráfico de espalhabilidade comparando a média dos cremes de 5% (1 e 2) com as marcas de protetor solar comerciais.
Figura 4.11: Teste de espalhabilidade dos cremes.
46
4.4.3 Teste antimicrobiano O teste antimicrobiano foi feito com amostras dos cremes de 5% com e sem dióxido de titânio. O TiO 2, além de ser um pigmento branco, possui atividade bactericida na presença de água e de grande quantidade de luz ( NANOX, 2010). Não houve ocorrência de contaminações por bactérias após 24 horas na estufa e por fungos após 5 dias, como pode ser constado pela ausência de UFC (unidades formadores de colônia) nas placas (figura 4.12). Este resultado era esperado, pois, tanto o ácido gálico e o dióxido de titânio como os parabenos (nipagin e nipazol) que foram utilizados como conservantes nas fases aquosa e oleosa do creme, respectivamente, possuem atividade antimicrobiana.
Figura 4.12: Teste antimicrobiano nos cremes de 5% sem e com TiO2.
4.5 Determinação i n
do FPS dos cremes com ácido gálico
vitro
O FPS dos cremes de concentrações de 7 e 10% não foram determinados pois estes não passaram no teste de estabilidade. Seguindo critérios estéticos, os cremes com essas concentrações apresentaram camadas escuras e cristais que foram expelidos do veículo, descartando-os para o uso. Foram medidas as absorbâncias do ácido gálico, cremes e sal de galato nas concentrações de 5% nos comprimentos de onda de 290 a 320 nm da radiação UVB, onde o FPS foi calculado segundo a equação de Mansur (1986), anteriormente citada como equação 1. A figura 4.13 compara os três tipos de materiais: ácido 47
gálico puro (curva vermelha), os cremes com sais de galato e sem dióxido de titânio (curva laranja) e o sal de galato (curva azul), todas em concentrações de 5%. Verificou-se que nessas concentrações, o ácido gálico e sal de galato possuem um FPS muito baixo, não sendo viável usá-los como filtro solar. 0,30 0,25
FPS 1,2
0,20
FPS 0,9
0,15
FPS 0,6
0,10 0,05 0,00 290
295
300
305
310
315
320
Figura 4.13: Absorbâncias do ácido gálico, creme e sal de galato em 5% no UVB.
As absorbâncias foram medidas em triplicatas e os dados estão expressos nas tabelas 4.3, 4.4 e 4.5. Tabela 4.3: Absorbâncias da triplicata do ácido gálico puro em 5% nas faixas do ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão.
λ (nm)
Absorbâncias 1, 2 e 3
Média
SD
250
0,220
0,225
0,232
0,226
0,006
260
0,358
0,372
0,405
0,378
0,024
270
0,419
0,441
0,506
0,455
0,045
280
0,357
0,378
0,447
0,394
0,047
290
0,248
0,262
0,313
0,274
0,034
295
0,198
0,209
0,250
0,219
0,027
300
0,147
0,155
0,187
0,163
0,021
305
0,099
0,104
0,127
0,110
0,015
310
0,059
0,061
0,074
0,065
0,008
315
0,029
0,029
0,035
0,031
0,003
320
0,013
0,012
0,014
0,013
0,001
FPS
1,08
1,14
1,37
1,198
0,155 48
Tabela 4.4: Absorbâncias da triplicata dos cremes com sais de galato em 5% nas faixas do ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão.
λ (nm)
Absorbâncias 1, 2 e 3
Média
SD
250
0,304
0,300
0,295
0,300
0,005
260
0,417
0,422
0,422
0,420
0,003
270
0,405
0,411
0,418
0,411
0,007
280
0,304
0,310
0,316
0,310
0,006
290
0,201
0,194
0,208
0,201
0,007
295
0,160
0,151
0,166
0,159
0,008
300
0,123
0,110
0,124
0,119
0,008
305
0,087
0,073
0,086
0,082
0,008
310
0,060
0,045
0,058
0,054
0,008
315
0,041
0,025
0,037
0,034
0,008
320
0,029
0,014
0,024
0,022
0,008
FPS
0,951
0,815
0,949
0,905
0,078
Tabela 4.5: Absorbâncias da triplicata do sal de galato em 5% nas faixas do ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão.
λ (nm)
Absorbâncias 1, 2 e 3
Média
SD
250
0,220
0,205
0,235
0,220
0,015
260
0,358
0,331
0,364
0,351
0,018
270
0,419
0,402
0,428
0,416
0,013
280
0,357
0,346
0,362
0,355
0,008
290
0,163
0,154
0,172
0,163
0,009
295
0,124
0,116
0,135
0,125
0,010
300
0,086
0,073
0,104
0,088
0,016
305
0,054
0,039
0,063
0,052
0,012
310
0,032
0,014
0,037
0,028
0,012
315
0,017
0,009
0,024
0,017
0,008
320
0,011
0,005
0,018
0,011
0,007
FPS
0,626
0,490
0,734
0,617
0,122
No teste in vitro, a concentração proposta por Mansur (1986) é de 0,2 mg mL-1. Considerando um creme contendo 5% (m/m) de filtro (ácido gálico), a 49
concentração final deste é equivalente a 0,01 mg mL -1 na diluição. Desta forma, foi possível calcular o Fator de Proteção Solar (FPS) aproximado pela equação 1. O FPS encontrado nos cremes com ácido gálico foi de 0,9, não sendo viável para um filtro em um protetor solar segundo a ANVISA. A tentativa do trabalho foi de conseguir uma nova substância encontrada em muitos vegetais para utilizar como filtro solar nesse tipo de formulação muito utilizada em cosméticos. Porém, a substância não fica estável nessa formulação em forma de ácido, precisando neutralizá-lo. Os cremes com o sal de galato ficaram estáveis apenas na formulação de 5%. Os FPS do sal de galato e do ácido gálico são próximos, mas o primeiro ainda é menor. A explicação do ácido gálico não absorver tanto na forma de sal se dá por ele ser um ácido fraco, onde o íon H + da carboxila vai e volta numa reação reversível quando em uma solução. Quando o ácido é neutralizado, conforme figura 4.14, ele perde esse íon e seu potencial de absorção na região do UVB diminui.
Figura 4.14: Formação de sal de galato de sódio.
Como os sais de galato apresentam uma absorbância aproximada a do ácido gálico puro, ambos poderiam ser usados como filtros solares, porém em concentrações maiores. Todavia, o creme não fica estável em pH baixo e em concentrações elevadas dos sais de galato. A toxicidade também é um problema, por ser arriscado o uso da formulação com ácido gálico a 15%. A absorbância foi 50
medida nas concentrações de 5 (curva azul), 7 (curva vermelha), 10 (curva roxa) e 15% (curva laranja) de ácido gálico, para fins de comparação de seus respectivos FPS, como mostra a figura 4.15 a seguir. Os dados desse gráfico estão na tabela 4.1, 4.3, 4.6 e 4.7.
2,0 1,8
a i c n â b r o s b A
1,6 1,4 1,2
FPS 1,2 FPS 1,7 FPS 2,9
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
FPS 4,2
250
260
270
280
290
300
310
320
Comprimento de Onda (nm) Figura 4.15: Gráfico apresentando a absorbância do ácido gálico puro nas concentrações de 5, 7, 10 e 15%. Tabela 4.6: Absorbâncias da triplicata do ácido gálico puro em 7% nas faixas do Ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão.
λ (nm)
Absorbâncias 1, 2 e 3
Média
SD
250
0,299
0,245
0,252
0,265
0,029
260
0,531
0,473
0,491
0,498
0,030
270
0,69
0,632
0,639
0,654
0,032
280
0,621
0,579
0,586
0,595
0,023
290
0,441
0,392
0,405
0,413
0,025
295
0,355
0,316
0,323
0,331
0,021
300
0,269
0,218
0,225
0,237
0,028
305
0,184
0,135
0,142
0,154
0,027
310
0,11
0,076
0,083
0,090
0,018
315
0,055
0,03
0,037
0,041
0,013
320
0,025
0,012
0,019
0,019
0,007
FPS
1,99
1,56
1,63
1,72
0,232 51
Tabela 4.7: Absorbâncias da triplicata do ácido gálico puro em 10% nas faixas do Ultravioleta entre 250 a 320 e seus respectivos média e desvio padrão.
λ (nm)
Absorbâncias 1, 2 e 3
Média
SD
250
0,304
0,412
0,453
0,444
0,029
260
0,417
0,745
0,846
0,814
0,060
270
0,405
0,965
1,104
1,059
0,081
280
0,304
0,864
0,985
0,947
0,072
290
0,441
0,609
0,689
0,666
0,050
295
0,355
0,489
0,54
0,531
0,038
300
0,269
0,367
0,413
0,401
0,030
305
0,184
0,247
0,274
0,269
0,020
310
0,110
0,143
0,157
0,155
0,011
315
0,055
0,066
0,065
0,069
0,006
320
0,025
0,025
0,026
0,027
0,002
FPS
3,09
2,68
2,98
2,92
0,212
5 CONCLUSÃO Segundo os relatos encontrados na literatura, o ácido gálico possui características benéficas para a pele, como atividade antioxidante, antimicrobiana e antimelanogênica, portanto, como agente ativo numa formulação de protetor solar ele contribuiria para diversas funções além de proteger a pele contra a radiação solar. Ao obter-se o espectro de absorção do ácido gálico, verificou-se que este absorvia na faixa UVB da radiação solar, indicando um potencial uso como fotoprotetor. Entretanto, durante o processo de produção dos cremes descobriu-se que era necessário neutralizar o ácido gálico para que os cremes formados ficassem homogêneos. Através dos testes de estabilidade verificou-se que as concentrações de 7 e 10% não poderiam ser utilizadas, pois formaram uma camada escura (7%) e houve a expulsão de cristais de sal de galato (10%), restando apenas a concentração de 5% para prosseguimento dos testes. O creme nesta concentração possui 52
espalhabilidade compatível com os cremes comerciais e não apresentou contaminação nos testes microbiológicos. No entanto, o Fator de Proteção Solar médio obtido nesta concentração foi de 0,9, muito baixo para ser considerado um protetor solar. Conclui -se, portanto, que não é viável a aplicação de ácido gálico como agente fotoprotetor no tipo de formulação testada, pois não foi possível utilizá-lo em grandes concentrações, e em baixas concentrações não contribuiu significativamente no FPS.
6 PERSPECTIVAS FUTURAS
Desenvolvimento de um protetor solar à base de ácido gálico em outro tipo de veículo, como géis e loções hidroalcoólicas, visto que o ácido gálico é solúvel em álcool.
Realizar a esterificação do ácido gálico, obter o espectro de absorção dos derivados ésters formados e, caso estes absorvam na faixa UVB da radiação solar, aplicá-los como agentes ativos em uma formulação de protetor solar.
53
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