Evaluación de aplicaciones cosméticas de extractos de las macroalgas del caribe colombiano Sargassum filipendula y Gracilariopsis tenuifrons con un enfoque en foto-protección, actividad antioxidante, anti-edad y agentes reológicos (2025)
Los países asiáticos China, Japón y Corea son los principales productores de algas marinas. Estos organismos son usados como fuente de biomasa para variedad de aplicaciones industriales que incluyen productos alimenticios, cosméticos y medicamentos. Colombia a pesar de ser un país bañado por dos océanos en donde encontramos una importante variedad de algas, este recurso marítimo no se aprovecha realmente en comparación con otros países incluso de la región como México, Venezuela y Panamá que han encontrado en las algas comestibles y en los ficocoloides provenientes de las mismas una oportunidad comercial. Para el desarrollo de esta tesis doctoral se evaluaron diferentes actividades relacionadas con aplicaciones cosméticas para extractos provenientes de macroalgas del caribe colombiano Sargassum filipendula y Gracilariopsis tenuifrons. Específicamente se obtuvo el SPF y λc in vitro de dos pre-formulados que contenían un 2% de cada uno de los extractos seleccionados para cada alga. Se encontró que para Sargassum filipendula el extracto que presentó mejores perfiles de absorbancia en el rango del UV correspondía al acuoso asistido con 1h de ultrasonido, con un porcentaje de extracción del 7.53 %, el SPF dio un valor de 1.75 y el λc de 373.167, mayor a 370 nm que es la longitud de onda crítica mínima establecida según la norma europea COLIPA para declarar que un producto fotoprotector es de amplio espectro. Mediante un análisis de espectroscopia de infrarrojo se logró asociar esta absorción en el UV con la presencia de grupos funcionales de tipo polifenólico. En ese mismo orden de ideas el extracto de Gracilariopsis tenuifrons que mostró unos mejores perfiles de absorción fue el que se obtuvo con la mezcla metanol: agua 50:50 con un porcentaje de extracción de 4.83%, el SPF dio un valor de 1 y el λc de 360 nm. En este caso la absorbancia fue asociada a la presencia de compuestos funcionales de la clase aminoácidos tipo micosporinas. Ambos extractos presentaron buenos perfiles de estabilidad con absorbancias remanentes en el UV incluso después de sometidos 24 horas a un simulador solar. Por otro lado, se determinó el contenido macromoléculas del tipo polisacáridos y se encontró que el alga Gracilariopsis tenuifrons presenta un notorio potencial para ser usado como fuente de este tipo de metabolitos de origen natural, en contraste con el Sargassum filipendula, ya que los porcentajes de extracción p/p (seco) de los extractos crudos fueron de 25.03 % y 0.152 % respectivamente. El polisacárido de Gracilariopsis tenuifrons mostró una buena capacidad de auto-ensamble con un tamaño de partícula de 349 nm con una distribución normal y un potencial Z de -31 mV según estudio con DLS. El análisis de viscosidad mostró que este extracto es capaz de modificar las propiedades reológicas en una solución acuosa. Al fraccionar el extracto rico en polisacáridos del alga Gracilariopsis tenuifrons se encontró que el tamaño de partícula de los polisacáridos está distribuido principalmente en polisacárido con un tamaño molecular mayor de 100 KDa (32.14% 100R) y menores de 10 KDa. (24.03% 3E y 35.06% 3R). Los polisacáridos con un tamaño mayor a 100KDa tenía la mayor cantidad de azúcares sulfatados con un porcentaje del 31.5%, una porción de azúcares ácidos de 6.3% y de azúcares neutros de 6.4%, convirtiendo esta fracción en un resultado atractivo en términos de rendimiento en la separación por microfiltración (32.14%) y su potencial para ser modificado por tratamientos químicos. La fracción colectada con tamaño entre 3 KDa y 10 KDa (3R) presenta un considerable contenido de azúcares sulfatados de 16.9 % y una menor cantidad de azúcares ácidos 5.8%, teniendo en cuenta estos resultados y el buen porcentaje de rendimiento en la separación (35.06%), esta fracción también es buen candidato para hacer modificaciones químicas en su estructura. Los espectros de resonancia magnética nuclear confirman que las fracciones 100R y 3R son altamente sulfatadas y ambas son polisacáridos del tipo κ -carragenanos. A los extractos con potencial foto-protector obtenidos de ambas algas, como al extracto rico en polisacárido del alga Gracilariopsis tenuifrons se le evaluó la capacidad antioxidante mediante las técnicas ABTS, ORAC, FRAP y determinación del contenido total de fenoles, además de su actividad anti-edad según la prueba de inhibición de colagenasa. Donde se encontró que el extracto acuoso de Sargassum filipendula fue el único que presentó una actividad importante en especial por la técnica ORAC con un valor 2783.1 µM Trolox /L Muestra que indica que este derivado es eficaz para neutralizar radicales peroxilo (ROO·), que son los principales radicales libres generados en procesos de oxidación biológica. Esto sugiere que el extracto podría proteger biomoléculas como lípidos, proteínas y ADN del daño oxidativo causado por estos radicales. Adicional a esto también dio una leve capacidad antioxidante por las metodologías ABTS (4086,3 µMol Trolox /Lmuestra) y FRAP (24.5 mg AA/Lmuestra). Con ninguna de las pruebas antioxidantes evaluadas los extractos del alga Gracilariopsis tenuifrons exhibieron una buena capacidad antioxidante. En el caso de el extracto obtenido a partir de la mezcla metanol:agua 50:50 las pruebas ABTS (275.3 µMol Trolox /Lmuestra), ORAC (199.7 µMol Trolox /Lmuestra) y FRAP (1.3 mg AA/Lmuestra) mostraron no tener buena capacidad antioxidante y su contenido de fenoles totales fue bajo 13.7 mg GAE/L muestra. En relación con el extracto rico en polisacárido de Gracilariopsis tenuifrons las pruebas ABTS y FRAP no reportaron actividad y la prueba ORAC dio un valor de 47.6 µM Trolox /L muestra considerado muy bajo, y el contenido de fenoles totales fue de sólo 1.7 mg GAE/L muestra. Para los tres extractos mencionados se evaluó el potencial cosmético para inhibir la enzima degradativa de colágeno. Donde se encontró que el extracto acuoso de Sargassum filipendula (445.01 μg/ml) y el extracto rico en polisacáridos de Gracilariopsis tenuifrons (827.39 μg/ml) exhibieron valores de IC50 del mismo orden que el control positivo EPG (199.84 μg/ml), lo que hace de estos dos extractos unos buenos candidatos para ser usados como ingrediente anti-envejecimiento según esta prueba in vitro, más aun teniendo en cuenta que estos son extractos crudos contrastados con el galato de epigalocatequina (EPG) que es un compuesto de alta pureza que se encuentra en el té verde y que tiene múltiples beneficios para la salud ya documentados como antioxidante, antiinflamatoria, incluyendo propiedades anti-colagenasa.1 Por otro lado el que extracto de metanol: agua 50:50 del alga Gracilariopsis tenuiforns (339779.24 µg/mL) dio un IC50 muy alto en comparación con el control positivo lo que indica que no hay buena actividad. La detección de metales en las dos algas, Sargassum filipendula y Gracilariopsis tenuifrons reveló tanto metales tóxicos como esenciales. Para Sargassum filipendula, se detectaron niveles de arsénico (As) y cromo (Cr) que exceden los límites de seguridad para aplicaciones tópicas y consumibles. Por otro lado, también se determinó la presencia de metales esenciales como manganeso (Mn), níquel (Ni), zinc (Zn) y potasio (K). De estos el que más toxicidad presenta es el níquel por lo que sus niveles deben ser controlados ya que en concentraciones altas puede causar dermatitis de contacto. El manganeso es esencial, pero en altas concentraciones puede llegar a ser tóxico, mientras que, el zinc y el potasio no son considerados perjudiciales para la salud en usos tópicos. En el caso del alga Gracilariopsis tenuifrons se detectó plomo lo que también representa un riesgo para la salud, especialmente cuando se hacen aplicaciones repetidas de los productos. A su vez en el alga Gracilariopsis tenuifrons se encontró selenio (Se), manganeso, paladio (Pd), níquel (Ni), zinc (Zn) y potasio (K). Aunque el selenio es esencial, altas concentraciones pueden ser tóxicas, al igual que el manganeso y el paladio, los cuales deben ser monitoreados cuidadosamente debido a sus efectos adversos a altas concentraciones. La presencia de zinc y potasio es favorable para productos cosméticos, pero se debe garantizar que no alteren la seguridad del producto final. Para ambas biomasas se recomienda purificación para reducir estos metales a niveles seguros. En el último capítulo de esta tesis también se evaluó la citotoxicidad en fibroblastos con el fin de predecir el impacto que pueden tener los extractos en la piel y su biocompatibilidad, en caso de ser incluidos en una formulación cosmética. Este ensayo se hizo sobre la línea celular de fibroblastos T3T y se encontraron resultados diferentes para cada caso. Sargassum filipendula mostró producir una leve disminución de la viabilidad celular, la cual fue independiente de la concentración que puede estar dada por la presencia de metales tóxicos, el extracto de Gracilariopsis tenuifrons no tuvo ningún efecto citotóxico en ninguna de las concentraciones probadas y el extracto de Gracilariopsis tenuifrons rico en polisacáridos tuvo un efecto curioso ya que a partir de 0.5 mg/mL promovía la producción celular. Los resultados obtenidos en esta tesis demuestran el potencial de las macroalgas marinas del caribe colombiano Sargassum filipendula y Gracilariopsis tenuifrons, como fuentes valiosas de ingredientes para aplicaciones cosméticas, sin embargo, la presencia de metales tóxicos resalta la necesidad de una purificación adecuada antes de su uso en formulaciones.