PRODUCTOS NATURALES

 

 

Evaluación de indicadores físicos y químicos de una emulsión con aceite esencial de Plectranthus amboinicus L

 

Evaluation indicators physical and chemical of an emulsion with oil essential of Plectranthus amboinicus L

 

 

Nerlis Paola Pájaro Castro,^I Glicerio León Méndez,^II María del Rosario Osorio Fortich, ^II Miladys Esther Torrenegra Alarcón,^II Yaneth García Milano^II

^I Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad de Sucre. Grupo de Ciencias Médicas y Farmacéuticas. Sucre, Colombia.
^II Facultad de Ciencias Farmacéuticas, Universidad de Cartagena. Grupo de Investigación en Tecnología Farmacéutica, Cosmética y de Alimentos, GITFCA. Colombia.

 

 

---

RESUMEN

Objetivos: evaluar indicadores físicos y químicos de una emulsión con aceite esencial de Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng.
Métodos: se elaboró una emulsión a la cual se le incorporó una concentración del 5 % de aceite esencial de Plectranthus amboinicus L, se evalúan los indicadores de estabilidad físico-química a tiempo de 0, 3, 6, 9, 12, 15, 30 y 60 días; la actividad antioxidante fue determinada mediante las técnicas de actividad antirradicalaria DPPH•, ABTS•⁺, y ORAC a los 0, 15, 30 y 60 días. La composición química se evaluó mediante cromatografía de gases/espectrometría de masas a tiempo 0, 15, 30 y 60 días.
Resultados: las características organolépticas de la emulsión se mostraron estables, el pH estuvo entre 7,25 y 7,4. La actividad antioxidante inicial por los métodos DPPH•, ABTS•⁺ y ORAC fue de 347,9/0,95, 25,98/1,09 y 201011,89/0,07 respectivamente.
Conclusiones: los parámetros físicos y químicos evaluados se mantuvieron durante los 60 días de estudio. No obstante es imprescindible continuar sus estudios de estabilidad a largo plazo, para garantizar la calidad y seguridad de las formulaciones cosmética diseñada.

Palabras clave: diseño; actividad antioxidante; productos naturales; composición química.

---

ABSTRACT

Objectives: assess indicators physicists and chemists of an emulsion with essential oil of Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng.
Methods: it was designed and developed a fluid emulsion which was incorporated a concentration of 5% of essential oil from Plectranthus amboinicus L, which was carried out an assessment of indicators of physical-chemical stability at time 0, 3, 6, 9, 12, 15, 30 and 60 days; the antioxidant activity was determined using the techniques of antiradicalaria activity by DPPH•, ABTS•⁺ and ORAC at 0, 15, 30 and 60 days. The chemical composition was assessed using chromatography mass spectrometer/gas on time 0, 15, 30 and 60 days.
Results: the organoleptic characteristics of the fluid emulsion were stable; the pH was between 7,25 and 7,4. The antioxidant activity by methods DPPH•, ABTS•⁺ and ORAC was 347,9/0,95, 25,98/1,09 and 201011,89/0,07 respectively.
Conclusions: the evaluated physical and chemical parameters were maintained during the 60-day study. However it is essential to continue studying long-term stability, to ensure the quality and safety of cosmetic formulations designed.

Keywords: design; antioxidant activity; natural products; chemical composition.

---

INTRODUCCIÓN

La Organización Mundial de la salud (OMS) estima que el 80 % de la población de los países en desarrollo dependen de las medicinas tradicionales principalmente fármacos de planta para sus necesidades de atención médica primarias. Además, la farmacopea moderna todavía contiene por lo menos el 25 % de medicamentos derivados de plantas, los cuales se utilizan para toda la gama de la salud relacionados con las aplicaciones de resfriado común, para la mejora de la memoria y el tratamiento de mordeduras de serpientes venenosas. La india es uno de los principales países habitados por un gran número de comunidades tribales que poseen conocimiento valioso y único sobre el uso de plantas silvestres para el tratamiento de las enfermedades humanas.^1-3

Dentro de la medicina tradicional encontramos algunas plantas herbarias que las contienen compuestos antioxidantes los cuales ayudan a proteger a las células contra los efectos dañinos de especies reactivas del oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés).⁴

La reducción del oxígeno se produce a través de los electrones que escapan de la cadena respiratoria, dando origen al superóxido (O ₂^-), el cual puede dismutar fácilmente y formar el peróxido de hidrógeno (H₂O₂), que en presencia de metales de transición como el hierro (Fe²⁺) y el cobre (Cu⁺), produce el radical Hidroxil (OH^· ), mediante la reacción de Fenton.⁵ Que es considerado la especie oxidante más dañina en los sistemas biológicos y el principal responsable del daño oxidativo.⁶

El daño oxidativo puede ser prevenido por moléculas antioxidantes, las cuales son capaces de donar electrones para estabilizar a los radicales libres y neutralizar sus efectos dañinos, éstas pueden ser de origen endógeno (sintetizados por el organismo) y exógeno (provenientes de fuentes externas).^4,6

Hay algunos compuestos antioxidantes sintéticos como butilhidroxitolueno, butilhidroxianisol y butilhidroquinona terciaria que se utilizan comúnmente en la industria farmacéutica, cosmética y de alimentos. Sin embargo, se ha sugerido que estos compuestos han demostrado efectos tóxicos como daño al hígado y mutagénesis.³

Los flavonoides y otros compuestos fenólicos de origen vegetal se han divulgado como depuradores de radicales libres.¹ La plantaPlectranthus amboinicus (Lour.) Spreng pertenece a la familia Lamiaceae, conocida como la Orégano Francés en Colombia, ³ contiene β-cariofileno, quercetina, ácidos triterpénicos, α-pineno, β-pineno, timol, eugenol, carvacrol, 8-cineol, β-felandreno, p-cimeno.^1-3,7 Para la cual se reportan muchas propiedades farmacológicas, entre las que se encuentran antiepilépticos, antitumorales y antimutagénicas, efecto radioprotector,⁷antioxidante,^3,7 antibacteriano, ² antifúngico, diurético, propiedades antipiréticas y analgésicas.⁷

Por lo tanto, se evaluó los indicadores físicos y químicos de una emulsión con aceite esencial de Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng.

 

MÉTODOS

DISEÑO DE FORMULACIÓN TIPO EMULSIÓN COMO AGENTE ANTIOXIDANTE

Se diseñó y elaboró una emulsión a la cual se le incorporó una concentración del 5 % de aceite esencial (AE) de Plectranthus amboinicus L, que en estudios previos demostró potente actividad antioxidante.^8,9

ESTUDIO DE PREFORMULACIÓN

Se realizó un estudio de preformulación para determinar que no existieran incompatibilidades entre el principio activo y los auxiliares de formulación, que afectaran la estabilidad del producto final, para lo que se revisaron las fichas técnicas de cada materia prima, para verificar las posibles interacciones que existieran entre los componentes y así encontrar la mejor composición para la emulsión.^9-11

FORMULACIÓN DE LA EMULSIÓN

Luego de encontrar los componentes para la formulación de la emulsión (tabla 1) y teniendo en cuenta los rangos de dosificación que se encuentran en las fichas técnicas de cada componente, se realizan pruebas de laboratorio, elaborando cada vez 200 g de producto.

CONTROLES A LA FORMULACIÓN

Para asegurar, que la formulación mantiene sus características organolépticas tales como color, olor, así como sus características físicas y químicas como pH, viscosidad y composición química por cromatografía de gases/espectrómetro de masa (GC/MS) durante el tiempo, se llevó a cabo el control de las mismas, al momento de elaborar la formulación y a diferentes tiempos a partir de su elaboración (0, 3, 6, 12, 15, 30 y 60), igualmente se determinó la actividad antioxidante in-vitro del producto terminado,^9-11 a los 0, 15, 30 y 60 días.

Determinación de pH: se tomaron 10 g de la emulsión con agitación constante a una rata moderada por 5 minutos, a la cual se determinó el pH empleando un potenciómetro previamente calibrado.¹²

Determinación de viscosidad: la viscosidad aparente de la emulsión se midió a 25 °C en un viscosímetro Brookfield (Estados Unidos) hasta estabilizar la lectura.¹²

Análisis de la formulación por cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC/MS): se empleó un equipo GC/MS 7890A/5975C Agilent (Estados Unidos) en interfase con un detector selectivo de masas HP5973 Network conectado en línea con un sistema HP-MS ChemStation y la base de datos NIST-2008. Las condiciones de operación fueron: columna capilar HP-5MS (5 % phenyl methyl silox, 30 m x 250 μm x 0,25 μm), temperatura inicial 45 °C, temperatura de la línea de transferencia de 280 °C y volumen de inyección 1,0 μL en modo split (20:1), con temperatura del inyector de 250 °C.^13-18 La detección de los compuestos se realizó por comparación del espectro de masas con los reportados en la base de datos NIST-2008.

MEDICIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE LA EMULSIÓN

Para determinar la actividad antioxidante de la emulsión se emplearon tres metodologías: radical 1,1 difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH•), radical catión del ácido 2,2´-Azino-bis-(3-Etilbenzotiazolina)-6-sulfónico (ABTS^.+) y la capacidad de absorción de radicales de oxígeno (ORAC).

Método del radical DPPH •: la actividad captadora de radicales libres DPPH• se determinó empleando el método descrito por Silva et al. ¹⁹ (con algunas modificaciones 75 µL de muestra fueron adicionados a 150 µL de una solución metanólica de DPPH• (100 ppm) y se incubaron a temperatura ambiente durante 30 min, luego de los cuales se determinó espectrofotométricamente la desaparición del radical DPPH• a 550 nm en lector de microplacas Multiskan Ex (Thermoscientific). Se utilizó ácido ascórbico (25 µg/mL como control positivo de captación de los radicales DPPH•). (ecuación 1)

Donde A₀ y A_f son los valores de absorbancia del blanco (solución de DPPH en alcohol) y la muestra (solución de DPPH más antioxidante disueltos en alcohol), respectivamente.

Método del radical ABTS •+: la actividad captadora del radical libre ABTS• se determinó empleando el método descrito por Re et al. ²⁰ con algunas modificaciones. El radical ABTS• se formó tras la reacción de 3,5 mM de ABTS con 1,25 mM de persulfato potásico (concentración final). Las muestras fueron incubadas entre 2-8 °C y en oscuridad durante 16-24 h. Una vez formado el radical ABTS se diluyó con etanol hasta obtener una absorbancia de 0,7±0,05 a 734 nm. A un volumen de 190 µL de la dilución del radical ABTS• se le adicionaron 10 µL de la muestra de AE y se incubó a temperatura ambiente durante cinco minutos; luego de transcurrido este tiempo, se determinó espectrofotométricamente la desaparición del radical ABTS• a 734 nm en el lector de microplacas Multiskan Ex (Thermoscientific). Se utilizó ácido ascórbico (4 µg/mL) como control positivo de captación de los radicales ABTS•.

Método ORAC

a) ORAC hidrofílico: en esta evaluación se empleó trolox como estándar y condiciones controladas de temperatura (37 °C) y pH (7,4). Las lecturas se realizaron a una l de excitación de 493 nm y de emisión de 515 nm. Para el desarrollo de la técnica se utilizaron soluciones de fluoresceína 1x10^-2 M en PBS (75 mM) y AAPH 0.6 M en PBS (75 mM). La muestra se preparó mezclando 21 mL de fluoresceína, 2,899 mL de PBS, 30 mL del extracto (muestra problema) y 50 mL de AAPH. Como referencia se usó trolox. El efecto protector del antioxidante se calculó usando las diferencias de áreas bajo la curva de decaimiento de la fluoresceína con el blanco y la muestra, y el resultado se comparó con la curva obtenida para el trolox. Los resultados se expresaron en micromoles de equivalentes de trolox por cada 100 gramos de muestra (mmol Tx/100 g muestra), de acuerdo a la siguiente ecuación (2)^21,22.

Donde AUC es el área bajo la curva de la muestra, AUC° es el área bajo la curva para el control, AUC_Trolox área bajo la curva para el trolox, f es el factor de dilución de los extractos.

Los resultados correspondientes a tres ensayos independientes se expresaron como el promedio/desviación estándar (DS). Para la organización de los datos se empleó la hoja de cálculo MS Excel 2010. Las comparaciones entre las medias en los diferentes tiempos (0, 3, 9, 12, 15, 30 y 60 días) fueron realizados mediante análisis de ANOVA y postest de Dunnett´s para comparaciones múltiples. Las diferencias entre las medias fueron consideradas significativas para un valor de p<0,05. GraphPad INSTAT 3.05 se utilizó para el análisis de datos.

 

RESULTADOS

La composición final de la formulación se basó en la evaluación de las características farmacotécnicas (formación y estabilidad física de la emulsión), hasta obtener productos con características apropiadas para su empleo. Estos se obtuvieron preparando una base de emulsión, a la cual se adicionó el AE (tabla 1). Posteriormente a la preparación de la emulsión, se determinaron las características organolépticas, físicas y químicas de la misma (tabla 2 y 3). Esta última se llevó a cabo por GC/MS para estimar composición del AE a los tiempos entre 0 y 60 días.

Para determinar si el AE mantiene su actividad antioxidante al ser incorporado dentro de la emulsión, se determinó la actividad antioxidante in-vitro del producto terminado, cuyos resultados se presentan en la tabla 4.

 

DISCUSION

La estabilidad de los productos farmacéuticos depende de factores ambientales y de factores relacionados con el producto entre los que sobresalen las propiedades físico-químicas, la forma farmacéutica y su composición.^23-25 Estas permiten garantizar que las propiedades físicas y químicas se mantengan constantes durante un periodo de tiempo.

De acuerdo con los resultados obtenidos, la emulsión antioxidante elaborada mantiene sus características fisicoquímicas (color, pH y olor) inalteradas por un tiempo de 60 días, a excepción de la viscosidad que mostró diferencias significativas desde el día tres comparada con el día 0, observándose que la viscosidad disminuye con el tiempo, este comportamiento puede atribuirse a un cambio en la conformación molecular del producto, de hecho en otros estudios también ha sido evidenciada esta característica. ^26,27 No obstante, este es un resultado preliminar pues el estudio no rebasa los 60 días (3 meses).

Por otra parte, la ausencia de cambios apreciables en el color y olor de la formulación es de vital importancia en el caso de los aceites esenciales, ya que estos se oxidan fácilmente y un cambio de color u olor es indicativo de ello.

Es importante tener presente que en las preparaciones de aplicación en la piel, el pH debe estar comprendido entre 4,5-7,5 de modo que no se produzca irritación y daño a la piel.^23,24 El pH de la emulsión antioxidante se mantuvo en un rango de 7,25-7,4 el cual se encuentra dentro de los valores recomendados.

El aceite esencial de Plectranthus amboinicus L. presenta un alto contenido de monoterpenos;^1,3,7,8 destacándose la presencia de carvacrol, timol y eugenol,^7,8 estos compuestos mayoritarios definen la actividad biológica del aceite esencial, donde no se puede enmarcar a uno solo, como el responsable de las acciones farmacológicas,^7,8 lo que explica la actividad antioxidante encontrada en la emulsión. Es interesante destacar que en este trabajo se logró identificar los compuestos mayoritarios carvacrol, timol y citral, lo que concuerda con lo reportado en la literatura. La variabilidad en la composición química fue evaluada a diferentes tiempos (0, 15, 30 y 60 días), se observa que no hubo diferencias significativas entre los diferentes tiempos evaluados. Además, se logró evidenciar la presencia de compuestos químicos de reconocida actividad antioxidante, igualmente manteniendo valores promisorios de dicha actividad. Aunque fueron observadas diferencias significativas entre los valores de dicha actividad en los diferentes tiempo de estudio, aspecto que debe seguir estudiándose en estudios de estabilidad a largo plazo.

Con estos resultados se sigue sumando evidencia que avalan a los aceites esenciales, como una buena fuente natural y disponible, para facilitar el desarrollo de diferentes preparaciones cosméticas, farmacéuticas o nutricionales con actividad biológica definida.

La emulsión antioxidante a partir del aceite esencial de Plectranthus amboinicus L. presentó resultados promisorios; igualmente los indicadores físicos y químicos evaluados se mantuvieron estables durante los 60 días de estudio. No obstante es imprescindible continuar sus estudios de estabilidad a largo plazo, para garantizar la calidad y seguridad de la formulación cosmética diseñada.

 

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Universidad de Cartagena por facilitar espacio, recursos y tiempo de los investigadores.

 

CONFLICTO DE INTERESES

No declarado por los autores

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Manjamalai A, Alexander T, Grace VM. Bioactive evaluation of the essential oil of Plectranthus amboinicus by GC-MS analysis and its role as a drug for microbial infections and inflammation. Int J Pharm Pharm Sci. 2012;4(3):205-211.

2. El-Hawary SS, El-sofany RH, AbdelMonem AR, Ashour RS, Sleem AA. Polyphenolics content and biological activity of Plectranthus amboinicus (Lour.) spreng growing in Egypt (Lamiaceae). Pharmacognosy Journal. 2012;4(32):45-54.

3. Muñoz-Acevedo A, Kouznetsov VV, Stashenko EE. Composición y capacidad antioxidante in-vitro de aceites esenciales ricos en Timol, Carvacrol, trans-Anetol o Estragol. Salud UIS 2009;41:287-294.

4. Delgado L, Betanzos G, Sumaya MT. Importancia de los antioxidantes dietarios en la disminución del estrés oxidativo. Investigación y Ciencia. 2010;50:10-15.

5. Roche CE, Romero AD. Estrés oxidativo y degradación de proteínas. Medicina clínica. 1994; 3(5): 189-196.

6. Uttara B, Singh AV, Zamboni P, Mahajan RT. Oxidative stress and neurodegenarative diseases: A review of Upstream and Downstream antioxidant therapeutic options. Current Neuropharmacology. 2009;7:65-74.

7. Patel RD, Mahobia NK, Singh MP, Singh A, Sheikh NW, Alam G, Singh SK. Antioxidant potential of leaves of Plectranthus amboinicus (Lour) Spreng. Der Pharmacia Lettre. 2010;2(4):240-245.

8. León-Méndez G, Osorio-Fortich MR, Torrenegra-Alarcón ME, Gil-González J. Extracción, caracterización y actividad antioxidante del aceite esencial de Plectranthus amboinicus L. Rev Cubana Farm. 2015 [citado 4 mar 2015];49(4). Disponible en: http://bvs.sld.cu/revistas/far/vol49_4_15/far11415.htm

9. Matiz GE, Osorio MR, Camacho F, Atencia M, Herazo J. Diseño y evaluación in vivo de fórmulas para acné basadas en aceites esenciales de naranja (Citrus sinensis), albahaca (Ocimum basilicum L) y ácido acético. Biomédica: Revista del Instituto Nacional de Salud. 2012 [citado 4 mar 2015]; 32(1). Disponible en: http://www.revistabiomedica.org/index.php/biomedica/article/view/614

10. Matiz GE, Cárdenas PA, Rincón J. Estudios de preformulación de un fitomedicamento Tópico antiinflamatorio con base en fracciones activas de flores y hojas de Caesalpinia pulcherrima (L.) Swartz empleando modelos analíticos biológicos. Lat. Am. J. Pharm.2007;26(3):332-8.

11. Almirall I, Fernández T, González HM, Díaz M. Diseño de una crema para masajes con extracto de spirulina cubana. Rev Cubana Farm. 2005 [citado 4 mar 2015]; 39(3). Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-75152005000300008&lng=es&nrm=iso&tlng=es

12. Hernández-Medina M, Torruco-Uco JG, Chel-Guerrero L, Betancur-Ancona D. Caracterización fisicoquímica de almidones de tubérculos cultivados en Yucatán, México. Ciênc. Tecnol. Aliment. Campinas. 2008;28(3):718-726.

13. Torrenegra M, Matiz G, León G, Gil J. Actividad antibacteriana in vitro de aceites esenciales frente a microorganismos implicados en el acné. Rev Cubana Farm. 2015 [citado 4 mar 2015]; 49 (3). Disponible en: http://bvs.sld.cu/revistas/far/vol49_3_15/far11315.htm

14. León-Méndez G, Osorio-Fortich MR, Martínez-Useche SR. Comparación de dos métodos de extracción del aceite esencial de Citrus Sinensis L. Rev Cubana Farm. 2015 [citado 4 mar 2015]; 49(4). Disponible en: http://bvs.sld.cu/revistas/far/vol49_4_15/far14415.htm

15. Tomy GT, Stern GA, Muir DC, Fisk AT, Cymbalisty CD, Westmore JB. Quantifying C10-C13 polychloroalkanes in environmental samples by high-resolution gas chromatography/electron capture negative ion high-resolution mass spectrometry. Anal Chem. 1997;69(14):2762-71.

16. Baharum SN, Bunawan H, GhaniMaA, Mustapha WAW, Noor NM. Analysis of the chemical composition of the essential oil of Polygonum minus Huds.using two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry (GC-TOF MS). Molecules. 2010;15(10):7006-15.

17. Torrenegra M, Granados C, Osorio M, León G. Method comparison of hydrodistillation microwave radiation-assisted (MWHD) front hydrodistillation (HD) in the extraction of essential oil of Minthostachys mollis. Inf. Tecnol. 2015;26(1):117-122.

18. Matiz G, Osorio M, León G. Actividad antibacteriana in vitro de diecinueve aceites esenciales frente a bacterias asociadas al acné. Rev Cubana Farm. 2015 [citado 4 mar 2015]; 49(1). Disponible en: http://bvs.sld.cu/revistas/far/vol49_1_15/far11115.htm

19. Silva B, Andrade P, Valentao P, Ferreres F, Seabra R., Ferreira M. Quince (Cydonia oblonga Miller) Fruit (Pulp, Peel, and Seed) and Jam: Antioxidant Activity. J. Agric. Food Chem. 2004;52,4705-4712.

20. Re R, Pellegrini A, Proteggente A, Pannala A. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Rad. Biol. Med. 1999;26,1231-1237.

21. Ou B, Hampsch-Woodill M, Prior R.L. Development and validation of an improved oxygen radical absorbance capacity assay uring fluorescein as the fluorescent probe. J Agric Food Chem. 2001; 49:4619-26.

22. Naranjo M, Velez LT, Rojano B. A. Antioxidant activity of different grades of Colombian coffee. Rev Cubana Plant Med. 2011;16:164-173.

23. Pérez T, Soler DM, Rodríguez Y, Escobar A, Riverón Y, Morales I, Pérez Z, Llanes M. Estabilidad en anaquel (segundo año) de un gel de Rhizophora mangle L. Rev. Salud Anim. 2012;34(3):178-183.

24. Soler DM, Rodríguez Y, Pérez T, Riverón Y, Morales IG. Estabilidad acelerada de un gel de Rhizophora mangle L. (mangle rojo) para heridas y quemaduras. Rev Cubana Farm. 2011;45(4):563-574.

25. Mujica V, Delgado M, Ramírez M, Velásquez I, Pérez C, Rodríguez-Corella M. Formulación de un producto cosmético con propiedades antiarrugas a partir del aceite de semilla de Merey (Anacardium Occidentale L). Revista de la Facultad de Ingeniería U.C.V. 2010;25(2):119-131.

26. Rodríguez A, Paños I. Estudio reológico de emulsiones semisólidas de aplicación cutánea. Anales de la Real Academia Nacional de Farmacia. 2004;70:307-324.

27. Abu-Jdayil B. Modelling the time-dependent rheological behavior of semisolid foodstuffs. Journal of Food Engineering. 2003.57:97-102.