Phytochemical identification and clinical photoprotective efficacy of cosmetic formulations containing Cabernet Sauvignon grape pomace extract.

Com o avanço no desenvolvimento industrial sustentável estão sendo exploradas novas aplicações de uso dos subprodutos agroindustriais. O bagaço de uva obtido a partir da vinificação ou produção de sucos mantém importantes quantidades de polifenóis em suas cascas, sementes e engaço após o processamento, úteis para proteção da pele contra os raios ultravioleta. Neste contexto, o objetivo do nosso estudo foi caracterizar quimicamente o extrato do bagaço de uva Cabernet Sauvignon e avaliar a sua segurança e eficácia clínica em fotoprotetor tópico. Nesta dissertação, o extrato hidroetanólico (70% v/v) do bagaço de uva total, incluindo cascas, sementes e engaços de Vitis vinifera L., foi obtido por percolação seguido de liofilização. Os ensaios divididos em duas etapas: i) In vitro: determinação dos fenólicos totais (FT) usando Folin-Ciocalteu e expresso em equivalentes de ácido gálico (GAE); flavonoides por meio da reação com tricloreto de alumínio e expresso em quercetina; atividade antioxidante do extrato e das formulações através da desativação de radicais livres de DPPH• expressa em equivalentes de Trolox (TE); identificação dos principais compostos fenólicos do extrato bruto por espectrometria de massa (HPLC/ESI-MS/MS); desenvolvimento de nove formulações usando o delineamento experimental; medição dos valores de transmitância das formulações referentes ao fator de proteção solar (FPS), fotoestabilidade e fator de proteção UVA (FP-UVA) através do equipamento Labsphere UV-2000S® e ii) Em seres humanos, apenas duas formulações foram avaliadas clinicamente, C sem extrato e com filtros UVA e UVB: butilmetoxidibenzoilmetano, etil-hexilmetoxicinamato e etil-hexildimetil PABA (11,5% p/p) e D com extrato (bagaço de uva 10% p/p) e filtros UV. Inicialmente, a segurança dermatológica, irritabilidade e sensibilização; fototoxicidade e fotossensibilização foram avaliadas pelo Teste de Contato Repetitivo em Humanos (HRIPT). Posteriormente, a eficácia fotoprotetora clínica foi testada na pele de dez voluntários. O teor de FT encontrado no extrato de bagaço de uva foi de 141,11 ± 3,38 mg GAE.g-1 e de flavonoides 3,01 ± 0,14 mg QE.g-1. A eficácia antioxidante das soluções metanólicas com extrato e fotoprotetor na concentração de 1 mg.mL-1 em peso seco em pH 5 e 7 foram aproximadamente: 707 µmol TE.g-1 e 520 µmol TE.g-1, respectivamente. Isto significa uma queda em torno de 26,45% da capacidade antioxidante do extrato quando incorporado à formulação. Foram identificadas por espectrometria de massa dezenove substâncias fenólicas, entre elas dímeros e trímeros de procianidinas, di-hidroflavonol, flavonóis e antocianidinas. Os resultados demonstraram efeito sinérgico entre os filtros UV e extrato vegetal no FPS e efeito antagônico com a variação do tempo de irradiação sobre as respostas do FPS, atividade antioxidante, comprimento de onda crítico, proteção UVA, proteção UVB e razão UVA/UVB. A melhor combinação eficiência-resposta foi detectada na formulação D com um aumento do FPS in vitro em cerca de 210%. Os testes de segurança não induziram qualquer reação adversa. A eficácia fotoprotetora clínica de D foi 21% (10,20 - 12,30) superior em relação à formulação C, demonstrando maior eficiência na proteção UVA. Sendo assim, C e D foram consideradas seguras para uso tópico e D estatisticamente superior tanto na proteção UVA quanto UVB comparado à amostra só associada de filtros. Logo, o bagaço de uva é um promissor ingrediente sustentável multifuncional útil para o uso em protetor solar.With the advance in sustainable industrial development, new applications of agro-industrial by-products are being explored. Grape pomace obtained from winemaking or juice production keeps important amounts of polyphenols in their skins, seeds and stalks after processing that are useful for protection of skin against ultraviolet rays. In this context, the objective of our study was to chemically characterize Cabernet Sauvignon pomace extract and to evaluate its safety and clinical efficacy in topical photoprotector. The hydroethanolic extract (70% v/v) of the Vitis vinifera L. whole grape pomace, including seeds, skins and stalks, was obtained by percolation after lyophilization. The tests were divided into two stages: i) In vitro: total phenols (TF) using Folin-Ciocalteu and expressed in Gallic Acid Equivalent (GAE); flavonoids by reaction with aluminum trichloride and expressed as quercetin; antioxidant activity of the extract and formulations by inhibition by DPPH• expressed as Trolox equivalents (TE); identification of the main phenolic compounds of the crude extract by mass spectrometry (HPLC/ESI-MS/MS); development of nine formulations using experimental design and evaluated the SPF, photostability and UVA protection factor (UVA-PF) through the Labsphere UV-2000S® equipment; ii) In humans, only two formulations were clinically evaluated, C without extract and with UVA and UVB filters: butilmetoxidibenzoilmetano, etil-hexilmetoxicinamato and etil-hexildimetil PABA (11.5% w/w) and D with extract (10% w/w grape pomace) and filters UV. Initially, the dermatological safety, irritability and sensitization; phototoxicity and photosensitization were evaluated by the Human Repeat Insult Patch Test (HRIPT). After, the clinical photoprotective efficacy was tested on the skin of ten volunteers. The FT content found in the dried extract was 141.11 ± 3.38 mg GAE.g-1 and flavonoids 3.01 ± 0.14 mg QE.g-1. The antioxidant potential of the methanolic solutions with extracts and photoprotectors at the concentration of 1 mg.ml-1 in dry weight and at pH 5 and 7 were around: 707 µmol TE.g-1 and 520 µmol TE.g-1, respectively. This means a drop of about 26.45% of the antioxidant capacity of the extract when incorporated into the formulation. Mass spectrometry identified nineteen phenolic substances, among them procyanidins dimers and trimmers, di-hydroflavonol, flavonols and anthocyanin. The results showed a synergistic effect between the UV filters and the herbal extract in the SPF and the antagonistic effect with the variance of the irradiation time in the SPF responses, antioxidant activity, critical wavelength, UVA protection, UVB protection and UVA/UVB ratio. The best efficiency-response combination was detected in the D formulation with an in vitro SPF increase of about 210%. Safety tests did not induce any adverse reaction. The clinical efficiency of D photoprotection was 21% (10.20 - 12.30) higher than the C formulation, demonstrating high efficiency in UVA protection. Thus, C and D were considered safe for topical use and D statistically superior in both UVA and UVB protection to the only combined sample of filters. Therefore, grape pomace is a promising multifunctional sustainable ingredient qualified to be used in sunscreen industry