Antioxidant and photoprotective activity of native Brazilian bamboo species

Os bambus nativos do Brasil, com exceção de seu uso como material de construção, têm encontrado poucas aplicações devido à falta de conhecimento abrangente sobre sua composição química e atividades biológicas. Neste projeto, foram pesquisados extratos etanólicos de colmos e folhas de cinco espécies de bambu do Sudeste brasileiro: Aulonemia aristulata (Döll) McClure., Chusquea bambusoides Rupr. Ex Döll, Chusquea capituliflora Trin. var. pubescens McClure, Chusquea meyeriana Rupr. e Merostachys pluriflora Munro ex E.G. Camus, para avaliar sua atividade antioxidante, composição química, e atividade foto-protetora. O potencial antioxidante das plantas foi avaliado através do método do sequestro do radical livre DPPH, onde os extratos apresentaram valores de CI50 entre 137 e 260 µg/mL. O teor de compostos fenólicos e flavonoides foi determinado através dos métodos com o reagente Folin-Ciocalteau e AlCl3. O conteúdo de fenólicos totais variou de 43 a 87 µg equivalentes de ácido gálico por mg de extrato seco. O extrato mais rico em flavonoides foi o de C. bambusoides, com 6,44 µg equivalentes de quercetina por mg da amostra. A análise preliminar da composição química dos extratos foi realizada por cromatografia em camada delgada, excluindo a presença de flavonoides comuns nos bambus asiáticos. A eficácia de proteção solar e a foto-estabilidade in vitro das formulações cosméticas com extratos de bambus (10%) e filtros solares comerciais foi estimada por espectrofotometria de reflectância difusa com esfera de integração em placas de polimetilmetacrilato. Os dados obtidos foram convertidos em fator de proteção solar (FPS) antes e depois da irradiação, que variaram respectivamente entre 34,52 86,15 e 14,33 44,44. A seguir, foi avaliada a citotoxicidade frente a uma linhagem de células epiteliais de retina humana (RPE) do extrato mais promissor de colmos de M. pluriflora, sendo o mesmo classificado como não-tóxico. O fracionamento desse extrato potencializou a ação antioxidante e foto-protetora, aumentando a concentração das substâncias ativas no extrato selecionado. Adicionalmente, foram realizados outros ensaios cromatográficos (CG-EM e CLAE), os quais identificaram ácidos graxos, ácidos fenólicos e produtos característicos de decomposição de ligninas como os compostos principais nas frações ativas. Uma amostra de formulação cosmética com extrato de colmos M. pluriflora (5%) e com filtros solares foi enviada para Instituto de Pesquisa IPClin, onde foram realizados testes de FPS e foto-irritação in vivo. A média de FPS in vivo da formulação foi 23, enquanto, o FPS da formulação controle, 15. Devido a sua abundância, o ácido p-cumárico, pode ser o principal responsável pela atividade observada. O produto com o extrato não causou irritação da pele dos voluntários após a irradiação. Os resultados indicam que as espécies de bambu do Brasil aumentam o FPS dos filtros solares comerciais e são seguros para o uso externo, com potencial para a produção de cosméticos fotoprotetores.Differently of Asian species, the native Brazilian bamboo speciesare mostly used in the construction industry, with no pharmaceutical applications described, as their chemical composition and biological effects are unknown. In this project, we evaluated the chemical composition, antioxidant and photoprotective activity of ethanolic extracts from five bamboos from the South of Brazil: Aulonemia aristulata (Döll) McClure., Chusquea bambusoides Rupr. Ex Döll, Chusquea capituliflora Trin. var. pubescens McClure, Chusquea meyeriana Rupr. and Merostachys pluriflora Munro ex E.G. Camus. DPPH radical scavenging activity assay was used to estimate the antioxidant potencial of the plants, and the IC50 received varied between 137 and 260 µg/mL. Total phenolics and flavonoids contents were determined using Folin-Ciocalteau and AlCl3 reagents. The bamboo dry extracts showed between 43 - 87 µg gallic acid equivalents and up to 7 µg of quercetin equivalents per mg of the sample. Preliminary analysis of the chemical composition done by Thin Layer Chromatography in silica plates, indicated that the most common flavonoids found in Asian species were not present in the Brazilian bamboos. Photoprotective activity of the developed cosmetic formulations, containing commercial solar filters and 10% of the extracts, was evaluated by diffuse transmittance with an integrating sphere on PMMA plates. The samples presented Sun Protection Factor (SPF) from 34 86 before to 14 44 after the irradiation, and a broad spectrum of action. The most promising extract, M. pluriflora culms, was chosen for the second part of the project, which involved further studies on its composition and in vivo photoprotective activity. The selected extract had its cytotoxicity evaluated, to confirm its safety, against retinal pigmented epithelium (RPE) cells. The extract was fractioned, and the fractions were evaluated for their total phenolic and flavonoid contents. Fractions separation increased the quantity of the active compounds and, consequently, their antioxidant and photoprotective effect. Additionally, Gas Chromatography-Mass Spectrometry and High-Performance Liquid Chromatography analysis of the fractions showed the presence of fatty acids, phenolic acids and products of lignin decomposition as the main compounds. Due to its abundance, p-coumaric acid might be responsible for the antioxidant activity and photoprotection of the bamboo extract. The photoprotective formulation with 5% of the extract was sent to a clinical research center, IPClin, to have their SPF in vivo and photosensitivity effect estimated on healthy volunteers. The in vivo SPF was 23 for the extract formulation and 15 for the control with only commercial filters. These results indicated that native bamboo species can be a source of natural photoprotective substances, which would prevent the addition of high amount of synthetic solar filters, that can easily degrade and cause skin allergies and irritation