Obtaining products from the bark of Uncaria tomentosa (Willdernow ex Roemer & Schultes) D.C: optimization of extraction and drying in spray dryer using experimental designs and evaluation of anti-inflammatory activity

A Uncaria tomentosa (Willd.) DC., comumente conhecida como unha de gato ou cat´s claw, é uma planta endêmica da Amazônia Peruana. Devido às suas propriedades terapêuticas, seus extratos e derivados são comercializados ao redor do mundo. As propriedades medicinais são atribuídas aos glicosídeos do ácido quinóvico, polifenois e especialmente aos alcalóides oxinólicos pentacíclicos. Assim, a mitrafilina é o principal alcalóide presente nos extratos da planta e, portanto, é o marcador químico de suas formulações comerciais. O processo de extração é uma etapa importante na padronização de seus extratos e, considerando a falta de estudos a respeito de sua influência sob o perfil fitoquímico, amostras de casca de unha de gato foram extraídas por meio de maceração dinâmica e extração assistida por micro-ondas. O objetivo desse estudo foi avaliar a influência dos fatores envolvidos no processo extrativo a respeito de sua composição química, atividade anti-inflamatória e antioxidante. Devido ao grande número de fatores de extração a serem avaliados, um planejamento experimental do tipo Placket Burman foi selecionado e os fatores escolhidos nessa etapa foram: porcentagem de planta em solvente, temperatura e tempo de extração. Adicionalmente, através de um planejamento Box Behnken, as condições ótimas de extração foram delineadas na segunda etapa do estudo. O tempo e a porcentagem de planta em solvente foram fatores significantes para a extração assistida por micro-ondas. Entretanto, o conteúdo de mitrafilina nesses extratos foi reduzido - comparativamente ao seu conteúdo total presente nas amostras analisadas - e, portanto, mais estudos são necessários para otimizar o seu rendimento. Além disso, o extrato otimizado foi avaliado quanto à capacidade anti-inflamatória, em um teste de edema de pata induzido por carragenina e apresentou uma capacidade inibitória na concentração de 0,57 mg de mitrafilina/ Kg de rato. Por conseguinte, tais achados confirmaram a sua atividade anti-inflamatória. Os resultados obtidos a partir da extração por maceração dinâmica sugerem que o alcalóide é facilmente extraído, pois não foi afetado por nenhuma das variáveis experimentais. Adicionalmente, os extratos apresentaram maior conteúdo de mitrafilina - comparativamente aos resultados observados na extração por micro-ondas. Entretanto, devido ao menor tempo empregado na extração assistida por micro-ondas, outros estudos são necessários a fim de otimizar a extração desse alcalóide por esse método. O extrato otimizado sob as condições de maceração dinâmica foi seco em spray drying e, utilizando um planejamento de mistura do tipo simplex-centroid, o efeito de diferentes misturas de três adjuvantes foi avaliado: Dmanitol, maltodextrina e Aerosil. Embora os extratos secos com Aerosil e maltodextrina tenham prevenido a degradação de mitrafilina - quando comparado ao extrato seco sem excipiente - a secagem resultou em elevada perda no conteúdo de alcalóide e também propriedades farmacotécnicas inadequadas. Tais observações sugerem que, mesmo em condições amenas de secagem, há a degradação do alcalóide. Portanto, tais resultados reforçam a necessidade de avaliações complementares a fim de prevenir a ocorrência de tais eventosThe Uncaria tomentosa (Willd.) DC. commonly known as unha-de-gato or cat´s claw is an endemic plant from the Peruvian Amazon. Due its therapeutic properties, the crude drug and a variety of extracts are commercialized worldwide. The healing properties are attributed to the glycosides of quinovic acid, polyphenols, and especially to the pentacyclic oxindole alkaloids. Thereby, mitraphylline is the main alkaloid present in the bark extract of U. tomentosa, and therefore, is the chemical marker of commercial formulations derived from the plant. The extraction process is an important step in the standardization of plant extract and considering the lack of studies that relate the influence of extractive processes in phytochemical profile of the cat´s claw extracts, the bark samples were extracted by dynamic maceration and microwave assisted extraction. The study aimed evaluate the influence of the extraction factors on the chemical composition, antioxidant and anti-inflammatory activities of the extracts from cat \'s claw barks. Due to the wide number of possible extraction factors to be evaluated and the lack of knowledge about the importance of this factor effects on U. tomentosa extract, the Placket Burman factorial design was selected and the experimental factors chosen in this step were: % plant solvent ratio, temperature and extraction time. Through a Box Behnken planning the optimal extraction conditions of cat´s claw bark will be outlined in the second stage of this work. The time and % plant solvent ratio were significant factors for microwave assisted extraction. However, the contents extracted of mitraphylline have been reduced - compared to the total yield of the plant - and, therefore, more studies are needed to optimize the alkaloid yield. The extract from the optimized conditions, was evaluated in carrageenan-induced rat paw oedema, and presented inhibitory capacity in concentration of 0.57 mg of mitraphylline / kg of rat. Therefore, these findings confirm its anti-inflammatory activity. The results obtained in the extractions by dynamic maceration, suggest that the alkaloid is easily extracted and is not affected by experimental variables. In addition, compared to microwave extraction, this methodology allowed extracts with higher content of mitraphylline. However, in view of the shorter extraction time employed in microwave extraction, other reviews are needed to increase the extraction of mitraphylline, by this method. The extract optimized by the conditions under dynamic maceration was dried in spray drying and using a simplex-centroid mixture design, the effect of different mixtures of three adjuvants - D- mannitol, maltodextrin and Aerosil- were evaluated. Although dried extracts with the aid of Aerosil and maltodextrin slightly prevented the degradation of mitraphylline - as compared to the dry extract without excipient - the drying process resulted in high loss in the total content of this alkaloid and inadequate physical properties. Such observation suggests that, even under the mild drying conditions, there is degradation of the alkaloid. Therefore, these results reinforce the need for auxiliary evaluations to prevent the occurrence of such events