Development of a cosmeceutical with natural bioactive compounds

Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de Tunis

Preservatives are normally included in cosmetic formulations as they are important to fight microorganisms such as bacteria, fungi, and yeasts. Finding the right type of preservative or preservative system to add to each formulation that meets all standards for conservation and toxicological safety is a challenge when it comes to cosmetic microbiology. Thus, the main objective of this work was to develop cosmetic formulations by incorporating bioactive plant extracts and propolis extract, sources of natural antioxidants and antimicrobials. In a first phase, two extraction methods were applied according to the matrices requirements, namely maceration for the plants (e.g., rosemary, eucalyptus) and heated water bath for the propolis. Afterwards, different combinations of extracts in an attempt to search for possible synergistic effects were chemically characterized by HPLC-DAD-MS and subjected to bioactivity evaluation. The antioxidant activity was also evaluated by TBARs and CAA methods. Furthermore, the antimicrobial activity against pathogens was evaluated by the microdilution method, and the toxicity in normal cells was tested by the sulforhodamine B assay. Additionally, the anti-inflammatory and anti-tyrosinase activities of these extracts were also evaluated. Two of the combinations gave the greatest results, namely eucalyptus/propolis (50:50 m/m) and eucalyptus/rosemary (60:40 m/m), had the highest antioxidant and antimicrobial properties. These two combinations were incorporated into two different formulas (soap and cosmetic serum). The physical parameters of the developed formulas were analyzed, such as texture (tetrameter), color (colorimeter), and pH; as also the bioactivities, in order to assess their stability after incorporation into the final formulation. The outcomes demonstrated that the new soaps have remarkable antibacterial and antioxidant activities. Throughout the period of storage, they managed to keep up their physical characteristics and bioactivities. The bioactivities of the artificially preserved serum formulas were higher than the other formulations. Nevertheless, the formulas only with natural extracts exhibited very strong capacities, being able to inhibit oxidation processes effectively.

Agentes conservantes são normalmente incluídos em formulações cosméticas, pois são importantes para o controlo de microrganismos como bactérias, fungos e leveduras. Encontrar o conservante ou sistema conservante mais adequado que atenda a todos os padrões de conservação e segurança toxicológica, é uma dificuldade no que toca também à microbiologia cosmética. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de formulações cosméticas pela incorporação de extratos vegetais bioativos e própolis, fontes de antioxidantes e antimicrobianos naturais. Dois métodos de extração foram utilizados de acordo com as exigências das matrizes, uma maceração no caso das plantas (ex.: alecrim, eucalipto) e extração aquecida em banho de água no caso do própolis. De seguida, diferentes misturas das três matrizes foram consideradas, numa tentativa de encontrar possíveis efeitos sinérgicos. Os extratos foram caracterizados quimicamente por técnicas de HPLC-DAD-MS e foram sujetos à avaliação da sua bioatividade. A atividade antioxidante foi avaliada pelo método de TBARs, a atividade antimicrobiana contra patógenos pelo método de microdiluição, e a toxicidade em células normais foi analisada pelo método da sulforrodamina B. Duas das misturas consideradas, revelaram os resultados mais promissores em termos de bioatividade, nomeadamente a mistura de eucalipto/própolis (50:50 m/m) e eucalipto/alecrim (60:40 m/m). Estas misturas foram posteriormente incorporadas em formulações cosméticas (sabonete e sérum) que foram posteriormente analisados quanto às suas propriedades físicas como textura (texturômetro), cor (colorímetro), pH, e quanto às propriedades bioativas, de forma a averiguar a sua estabilidade após a sua incorporação nos produtos. Os resultados demonstraram que os novos sabonetes têm notáveis atividades antibacterianas e antioxidantes. Durante todo o período de armazenamento, eles conseguiram manter suas características físicas e bioatividades. As bioatividades das fórmulas de sérum conservadas artificialmente foram maiores do que as dos soros sem conservantes artificiais. No entanto, as formulações incorporadas com extratos naturais exibiram uma atividade muito forte, capazes de inibir eficazmente a oxidação.

This work is funded by the European Regional Development Fund (ERDF) through the Regional Operational Program North 2020, within the scope of Project GreenHealth - Digital strategies in biological assets to improve well-being and promote green health, Norte-01-0145- FEDER-000042.