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Publicação
Multifunctional lignin-based pickering emulsions for cosmetic applications
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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| 3.88 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Lignin is one of the most abundant polymers on Earth, and currently, around 95% of the extracted lignin is used to generate energy in industries. Lignin has remarkable properties that add high value as a raw material for developing new products. The main properties explored include antioxidant capacity, UV protection, and stabilization of oil-water interfaces, i.e., as Pickering emulsion stabilizers. These properties present the potential to formulate pharmaceutical and cosmetic products in high demand for environmentally eco-friendly
products containing natural ingredients. Plant extracts mostly contain bioactive compounds, such as polyphenols and flavonoids (i.e., quercetin and ferulic acid), which can potentiate the
bioactivity of lignin-based formulations. In this context, this work aimed to develop colloidal
lignin-quercetin particles (CLQPs) to stabilize Pickering emulsions for cosmetic applications.
For this, different conditions of the particle production process were studied, including the use
of new lignin types, the solvent and antisolvent used, and the addition of purification steps. The
optimized CLQPs consisted of using LIGNOVA Pure™ as the lignin type solubilized in 80%
acetone aqueous solution (v/v) with a final concentration of 20%, pH 8 buffer as the antisolvent,
and precipitation using the classic method. The optimum percentage of quercetin in the composition of the particles was 50% (w/w) relative to lignin (Q_50), which showed a median particle size of 462 ± 1 nm, an oil-water contact angle of 91.6 ± 0.1°, and a zeta potential of - 52.8 ± 2.7 mV. The optimized particles were used to stabilize Pickering emulsions (EQ_50), which showed the best oil-water ratio as 60/40, the smallest of the tested ratios, showing average droplet sizes of 26 ± 1 μm. The optimized emulsion was used to encapsulate ferulic acid (EQ_50F), which showed a yellowish-brown color, an emulsified layer of approximately 90%, an antioxidant activity (IC50) of 0.16 ± 0.35 mg/mL, a non-Newtonian shear-thinning fluid and gel-like behavior based on rheology tests, and a high stability during the 30 days period of storage. Therefore, the association of lignin and flavonoids is a promising strategy for formulating new bio-based cosmetics by combining the best properties of both components.
A lenhina é um dos polímeros mais abundantes na Terra e, atualmente, cerca de 95% deste componente é extraído e usado para gerar energia nas indústrias. A lenhina tem propriedades notáveis que lhe conferem alto valor acrescentado como matéria-prima para o desenvolvimento de novos produtos. As principais propriedades exploradas incluem capacidade antioxidante, proteção UV e estabilização de interfaces óleo-água, ou seja, como estabilizadores de emulsões Pickering. Essas propriedades apresentam potencial para formular produtos farmacêuticos e cosméticos, áreas que têm uma elevada procura por produtos ecologicamente corretos contendo ingredientes naturais. Os extratos de plantas contêm, em sua maioria, compostos bioativos, como polifenóis e flavonoides (por exemplo, quercetina e ácido ferrúlico), que podem potencializar a bioatividade de produtos de base lenhina. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver partículas coloidais de lenhina-quercetina (CLQPs) para estabilizar emulsões Pickering para aplicações cosméticas. Para isso, foram estudadas diferentes condições do processo de produção das partículas, incluindo o uso de novos tipos de lenhina, o tipo de solvente e o antissolvente usados e a consideração de etapas de purificação. As CLQPs otimizadas consistiram no uso da lenhina LIGNOVA Pure™ solubilizada em solução aquosa de acetona 80% (v/v) com uma concentração final de 20% e utilização de um tampão pH 8 como antissolvente, utilizando o método clássico de precipitação. A percentagem ideal de quercetina na composição das partículas foi de 50% (w/w) em relação à lenhina (Q_50), apresentando um tamanho médio de partícula de 462 ± 1 nm, um ângulo de contato óleo-água de 91,6 ± 0,1° e um potencial zeta de -52,8 ± 2,7 mV. As partículas otimizadas foram usadas na estabilização de emulsões Pickering (EQ_50), apresentando como melhor relação óleo/água 60/40, a menor das razões testadas, obtendo-se um tamanho médio de gota de 26 ± 1 μm. A emulsão otimizada foi usada para encapsular o ácido ferrúlico (EQ_50F), apresentando uma cor castanha-amarelada, uma camada emulsificada de aproximadamente 90%, uma atividade antioxidante (IC50) de 0,16 ± 0,35 mg/mL, características de fluido não newtoniano pseudoplástico com um comportamento semelhante a um gel com base na análise reológica e uma estabilidade elevada durante os 30 dias de armazenamento. Concluindo, a associação de lenhina e flavonoides é uma estratégia promissora para a formulação de novos cosméticos de base biológica, combinando as melhores propriedades de ambos os componentes.
A lenhina é um dos polímeros mais abundantes na Terra e, atualmente, cerca de 95% deste componente é extraído e usado para gerar energia nas indústrias. A lenhina tem propriedades notáveis que lhe conferem alto valor acrescentado como matéria-prima para o desenvolvimento de novos produtos. As principais propriedades exploradas incluem capacidade antioxidante, proteção UV e estabilização de interfaces óleo-água, ou seja, como estabilizadores de emulsões Pickering. Essas propriedades apresentam potencial para formular produtos farmacêuticos e cosméticos, áreas que têm uma elevada procura por produtos ecologicamente corretos contendo ingredientes naturais. Os extratos de plantas contêm, em sua maioria, compostos bioativos, como polifenóis e flavonoides (por exemplo, quercetina e ácido ferrúlico), que podem potencializar a bioatividade de produtos de base lenhina. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver partículas coloidais de lenhina-quercetina (CLQPs) para estabilizar emulsões Pickering para aplicações cosméticas. Para isso, foram estudadas diferentes condições do processo de produção das partículas, incluindo o uso de novos tipos de lenhina, o tipo de solvente e o antissolvente usados e a consideração de etapas de purificação. As CLQPs otimizadas consistiram no uso da lenhina LIGNOVA Pure™ solubilizada em solução aquosa de acetona 80% (v/v) com uma concentração final de 20% e utilização de um tampão pH 8 como antissolvente, utilizando o método clássico de precipitação. A percentagem ideal de quercetina na composição das partículas foi de 50% (w/w) em relação à lenhina (Q_50), apresentando um tamanho médio de partícula de 462 ± 1 nm, um ângulo de contato óleo-água de 91,6 ± 0,1° e um potencial zeta de -52,8 ± 2,7 mV. As partículas otimizadas foram usadas na estabilização de emulsões Pickering (EQ_50), apresentando como melhor relação óleo/água 60/40, a menor das razões testadas, obtendo-se um tamanho médio de gota de 26 ± 1 μm. A emulsão otimizada foi usada para encapsular o ácido ferrúlico (EQ_50F), apresentando uma cor castanha-amarelada, uma camada emulsificada de aproximadamente 90%, uma atividade antioxidante (IC50) de 0,16 ± 0,35 mg/mL, características de fluido não newtoniano pseudoplástico com um comportamento semelhante a um gel com base na análise reológica e uma estabilidade elevada durante os 30 dias de armazenamento. Concluindo, a associação de lenhina e flavonoides é uma estratégia promissora para a formulação de novos cosméticos de base biológica, combinando as melhores propriedades de ambos os componentes.
Descrição
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Palavras-chave
Lignin Colloidal particles Quercetin Pickering emulsions