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DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 Formulación de una crema facial funcional empleando subproductos de origen cítrico Ana María Mejía. 2015176451 and Juan Sebastián Rojas. 2016231852 1 Universidad de Los Andes, Departamento de Ingeniería Química y de Alimentos, Bogotá, Colombia 2 Universidad de Los Andes, Departamento de Ingeniería Química y de Alimentos, Bogotá, Colombia Reception date of the manuscript: 24/07/2020 Acceptance date of the manuscript: dd/mm/aaaa Publication date: dd/mm/aaaa Abstract— Debido a la cantidad de cáscaras de cítricos que son desechadas anualmente luego del uso de la pulpa, surge la oportunidad para el diseño de un producto cosmecéutico que emplee estos residuos. En el siguiente documento se encuentra la formulación de una crema con extraíbles y aceites esenciales de cáscaras de cítricos a partir de una revisión bibliográfica. En primer lugar, se identifi- caron los compuestos fenólicos, flavonoides y compuestos volátiles como ingredientes funcionales con posible aplicación cosmecéutica. Se realizó una recolección de datos sobre las cuantificaciones de estos compuestos en cáscaras de limón, naranja y mandarina. Posteriormente se reportaron los hallazgos de efectos que tenían estos compuestos con uso tópico, donde se identificó una respuesta antiinflamatoria, antiacné, antienvejecimiento y potenciador de penetración en la piel. Finalmente, se propuso una formu- lación final de una crema facial teniendo en cuenta conceptos básicos de diseño de sistemas coloidales, e integrando los resultados de una encuesta de percepción de elaboración propia. Keywords— cosmeceútica, crema fácial, extracto de cáscara de cítricos, aceites esenciales de cáscara de cítricos. Contact data: , I. OBJETIVOS a. Objetivo General Formulación de una crema facial, mediante un método comparativo sobre la incidencia del compuesto activo de origen cítrico en la cosmecéutica, así como sus métodos de extracción -Evaluación de extraibles y aceites esenciales-. b. Objetivos Específicos • Caracterizar e Identificar los componentes funcionales en la cáscara de cítricos • Comprobar la aplicación de los compuestos identificados dentro de la cosmecéutica • Determinar el efecto antienvejecimiento de compuestos antioxidantes de uso tópico. • Formular una crema facial II. INTRODUCCIÓN D e la familia Rutaceae, el género citrus incluye alrededor de 1300 especies en las que destaca, C. sinensis(naranja), C. paradise (pomelo), C. reticulata (mandarina), C. limon (limón), C. aurantium (naranja agria) y C. medica (Citron) [1] Por su adaptabilidad, se trata de un cultivo extensivo empleado en áreas tropicales, subtrop- icales y templadas, además de la existencia de especies híbridas de cruce natural que evidencian mayor resistencia al cambio climático y a las condiciones del sustrato.[2]. Son de especial interés por su composicón fitoquímica en la industria alimentaria, sin embargo, durante el procesamiento cerca del 44% de la fruta se considera desperdicio, dentro del rango, la cáscara cuenta con una participación mayor al 25% y es considerado como desecho primario. Producto del cultivo industrializado, la cáscara (epicarpio o flavedo –superficie periférica coloreada) y el meso- carpio (o albedo –capa media blanda y blanca-) se mezclan con pulpa seca para comercializarse como fertilizante agrícola o suplemento dietético en la industria agropecuaria [4]. Sin embargo, si estas no reciben un tratamiento adecuado las implicaciones económicas y de salud pública son de suma gravedad frente a procesos de fermentación indeseados y al inherente deterioro microbiano [2]. En contraste a las aplicaciones previas, se trata de un subpro- ducto de sumo valor en el sector farmacéutico y cosmético, ya que se considera una fuente renovable y económi- camente sostenible. El producto del extracto de cáscara y el aceite esencial presentan una amplia gama de propiedades biológicas debido al reporte de su perfil fenólico y efecto antioxidante, además representan una gran fuente de pectina, limo- neno, linalol, vitaminas minerales y fibras [3]. El aceite esencial –Líquido hidrofóbico– se evapora a temperatura ambiente y contiene los compuestos aromáticos y volátiles de la planta; las células oleaginosas situadas en la cás- cara de cítricos son ricas en aceite esencial, que representa hasta el 2% del peso fresco de la cáscara; se cree que la producción anual de aceite esencial es de aproximadamente 16.000 toneladas y su costo en el mercado inter- nacional es de 14.000 UD/ ton [5]. A escala industrial, los aceites esenciales se extraen por hidrodestilación y extracción por fluido supercrítico empleando dióxido de carbono[9] . De otro lado, es cada vez más frecuente la aparición de acné a edad temprana, y por periodos prolongados, pro- ducto de los cambios hormonales asociados a la pubertad y a la obstrucción de los poros –consecuencia del polvo y contaminación– y empeorada por la infección bacteriana [6]. Las frutas cítricas se usan tradicionalmente para el tratamiento de enfermedades o reacciones indeseadas de la piel, debido a su efecto antioxidante, antiséptico y antiinflamatorio [7]. Además del aceite esencial y los compuestos fenólicos correspondientes al extracto de fruta, el género citrus destaca por su contenido en vitamina c y este, a su vez, se emplea como despigmentante , además de su rol en la activación de la síntesis de colágeno y reparación la barrera dérmica [8]. Probada la eficiencia del uso tópico, el reto es diseñar el sistema de entrega del compuesto activo, para ello, es de vital importancia hacer frente a la volatilidad del aceite y a su incompatibilidad con matrices acuosas; Varios estudios han demostrado que emulsiones O/W superan los inconvenientes mencionados anteriormente, e incluso podrían expandir su aplicación a través de encapsulados. Las emulsiones O/W pueden fabricarse mediante métodos de alta –Emplean intensas fuerzas que rompen la fase oleosa en pequeñas gotas dispersas en la fase acuosa– o baja energía –como emulsifi- cación espontánea con la adición de surfactantes hidrofílicos–[10]. Así, este trabajo de investigación tiene como fin formular una crema de uso cosmético funcional a partir de extractos y aceites esenciales procedentes de la DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 cáscara de cítricos; las opciones de extracción en términos de eficiencia, su efecto y comportamiento en la piel y conceptos de diseño de sistemas coloidales serán expuestos a continuación. III. METODOLOGÍA Para dar cumplimiento a los objetivos propuestos, se realizó una búsqueda bibliográfica en la base de datos Scopus. Inicialmente se realizó una búsqueda con las palabras clave “Citrus peel” AND “Composition” y “Citrus peel” AND “characterization”.De ambas búsquedas se obtuvieron 146 y 62 resultados respectivamente, de los cuales se utilizaron 28. El criterio de selección de referencias se basó en seleccionar aquellas referencias donde brindaran la composición del aceite esencial o del extracto de limón, naranja o mandarina. A su vez, resultados de la búsqueda inicial fueron utilizados para cumplimiento del segundo y tercer objetivo, restringiéndose a referencias donde el beneficio expuesto ocurriera con aplicación tópica. Para la segunda búsqueda se utilizaron las palabras clave “Citrus peel” y “Skin”, con un total de 23 resultados. Entre los resultados de la primera y segunda búsqueda se utilizaron 15 referencias para cumplimiento de objetivos 2 y 3. Finalmente, para cumplimiento del último objetivo se agregaron las palabras clave “Cosmeceutical” y “Nanoemulsion” para completar las 70 referencias. IV. RESULTADOS a. Contenido Fenólico y Flavonoides Para la elaboración de las tablas 1 y 2 se agruparon los datos dependiendo de la base en que se encuentre el contenido fenólico total y de flavonoides, ya sea en base húmeda (fresca) o seca. Existe la posibilidad de cambiar de base húmeda a seca, sin embargo, para esto es necesario conocer el porcentaje de humedadde la cáscara y este no es siempre suministrado. Se especifica el tipo de extracción, el solvente utilizado y se indica si el método de extracción es asistido ya sea con microondas, ultrasonido o solvente acelerado. Además, se indica el tipo de pretratamiento al que la cáscara es sometida antes de la extracción. Por último, el contenido fenólico total y de flavonoides es expresado en equivalentes dependiendo de la curva de calibración utilizada en el método colorimétrico para la determinación de estos datos. El contenido fenólico es expresado en mg equivalentes de ácido gálico (GAE)/g y el de flavonoides en mg equivalentes de catequina (CE), ácido cafeico (CA) y rutina (RE). FW indica base fresca y DW base seca. TABLE 1: CONTENIDO FENÓLICO Y FLAVONOIDES POR TIPO DE EXTRACTO Y ESPECIE CÍTRICA- BASE FRESCA Especie NombreBotánico Tipo de Extracto Pretratamiento Cont. Fenólico mgGAE/gFW Flavonoides Ref. Limón C.Limón Extracto Metanol Secado en horno 60◦C 1.7969 10.4304mgCA/g [15] Secado en microondas 1.7052 9.88mgCA/g [15] Secado horno infrarrojo 60◦C 1.7896 9.18mgCA/g [15] N/A 1.1458 3.8044mgCA/g [15] Extracto Acuoso Etanol Tratamiento de presión 2.6623 − [14] Hidrodestilación N/A 87.77 3.97mgGE/g [13] Naranja C.Sinensis Extracto Metanol N/A 79.75 3.97mgCE/g [13] N/A 1.5854 2.9638mgCa/g [15] Secado en horno a 60C 1.7323 8.5054mgCA/g [5] Secado en Microondas 1.701 4.6044 [15] Secado en horno infrarrojo 60C 1.7792 7.3304 [15] N/A 2.758 − [16] Mandarina C.Reticulata Extracto Acuoso Etanol Tratamiento de Presión 5.8728 − [14] TABLE 2: CONTENIDO FENÓLICO Y FLAVONOIDES POR TIPO DE EXTRACTO Y ESPECIE CÍTRICA- BASE SECA Especie NombreBotánico Tipo de Extracto Pretratamiento Cont. Fenólico mgGAE/gFW Flavonoides Ref. Limón C.limon (L.) Bur Extracto metanol Secado horno a 45C - 11.9 mg RE/g [17] Naranja C.sinensis (L.) Osbeck Extracto metanol Secado horno a 45C - 4.89 mg RE/g [17] Secado horno a 100C 65.72 13.79 mg CE/ g DW [18] C.sinensis,Navel Secado a T .Ambiente 0.669 - [19] C.Sinensis cv. Washington Extracto metanol-agua Secado en horno a 40C 9.61 - [20] C.Sinensis (L.) Osbeck Extracto Etanol 12.68 5.92 mgRE/gDW [21] 12.32 11.62 mgRE/gDW [21] 11.73 5.89 mgRE/gDW [21] 11.57 10.66 mgRE/gDW [21] 10.43 10.29 mgRE/gDW [21] C.Sinensis Extracto Acuoso de Acetona Asistido por microondas 12.09 - [22] Extracto Acuoso de Acetona Asistido por ultrasonido 10.35 - [22] Extracto Acuoso de Acetona Extracto Solvente Acelerado 6.26 - [22] Extracto Acuoso Acetona 10.21 - [22] Mandarina C. reticulata Blanco Extracto Metanol Secado por congelación a -50C 24.51 19.12 mg QE/g [23] Secado en horno a 45C - 11.1 mg RE/g [17] Extracto Etanol Secado en horno a 40oC 23.46 21.37 mgRE/gDW [21] 22.59 20.16 mgRE/gDW [21] 20.66 16.38 mgRE/gDW [21] 20.42 15.79 mgRE/gDW [21] 15.65 9.61 mgRE/gDW [21] 14.79 19.77 mgRE/gDW [21] 12.74 12.66 mgRE/gDW [21] 12.22 12.7 mgRE/gDW [21] 11.33 12.94 mgRE/gDW [21] 11.14 7.57 mgRE/gDW [21] 10.58 14.94 mgRE/gDW [21] C. reticulata Extracto acuoso asistido por microondas Secado en horno a 40C 58.68 [22] Extracto metanol asistido con ultrasonido 19.12 [22] Para la tabla 1 de base fresca (húmeda) se encontraron 6 datos de limón, 6 de naranja y 1 de mandarina; en la tabla 2 de base seca se encontró 1 dato para limón, 13 para naranja y 15 para mandarina. Existe una gran variabilidad en los datos, evidenciada en los amplios rangos exhibidos para contenido fenólico total en las tres frutas. El contenido fenólico total y de flavonoides puede verse afectado por el procesamiento al que es sometida la cáscara del cítrico, ya que algunos de sus compuestos son termosensibles y pueden ser degradados si se aplica tratamiento con calor. El tiempo de exposición al calor y la temperatura son variables que afectan el contenido fenólico y de flavonoides en caso de aplicar un tratamiento térmico. Asimismo, factores climáticos y la maduración de la fruta afectan la composición química de la cáscara [11]. También existen diferencias en razón al cultivo, origen geográfico, tiempo de cosecha y método de extracción [23]. Los solventes utilizados conven- cionalmente para la recuperación de los polifenoles incluyen alcoholes como metanol y etanol. Además, se han diseñado nuevos métodos (asistidos por microondas o ultrasonido) para mejorar la efectividad de la extracción [12]. Respecto a los pretratamientos encontrados, Casquete et al. [14] evaluaron el efecto de un pretratamiento de presión, en él, encontraron que se obtenía un mayor contenido fenólico total cuando se realizaba un pretratamiento a presión de 300 MPa durante un tiempo de 3 minutos; dicho aumento se atribuye a la disrupción de paredes celu- lares las cuales producen cambios en la distribución y agregación de compuestos fenólicos, esto permite un área de contacto mayor entre estos compuestos con el solvente durante la extracción. Por otro lado, Ozcan et al. [15] determinaron la influencia de pretratamientos de secado en contenido fenólico total, obteniendo resultados en los que el contenido fenólico era mayor en aquellas muestras en que se aplicaba pretratamiento por secado -fuese por microondas, horno o infrarrojo- . Chen et al. [18] aplicaron tratamiento térmico a las cáscaras en un rango de tem- peraturas de 50 a 100 C, como resultado, se obtuvo un contenido fenólico total mayor en aquellas cáscaras tratadas DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 a una temperatura de 100 C. Por el contrario, Rafiq et al. [23] evaluaron los tratamientos por secado en horno, al vacío y por congelación, allí encontraron un contenido fenólico total menor que aquel obtenido en la cáscara sin pretratamiento alguno, sin embargo, la cáscara secada por congelación fue considerada superior en preservar los compuestos fenólicos en contraste a los otros métodos de secado . Ante los distintos resultados presentados sobre tratamientos térmicos, y teniendo en cuenta la presencia de compuestos termosensibles, los cuales son sus- ceptibles a la degradación térmica, se recomendaría el método de secado por congelación utilizado por Rafiq et al [23] para conservar los compuestos termosensitivos o el método de altas presiones utilizado por Casquete et al [24]. Sobre métodos de extracción, la extracción con solvente es la más utilizada, como se mencionó anteriormente. Sin embargo, se presentan casos en los que esta es asistida. Khan et al. [16], por ejemplo, hallaron que al asistir la extracción con ultrasonido de 150 W, el contenido fenólico total aumentaba en comparación con el método convencional de extracción con solvente. Además, no se observó degradación de fenoles por ultrasonido. De igual forma, Nayak et al. [22] compararon el método convencional con métodos asistidos -fuese por microondas, ultrasonido o con solvente acelerado-; en este caso el método asistido por microondas fue para el cual se obtuvo el mayor contenido fenólico total. El uso de un método asistido por tecnología resulta de interés en la extracción de polifenoles ya que no solo pueden aumentar el contenido fenólico total, sino que también pueden reducir el tiempo de extracción y disminuir el uso de solvente [23]. b. Compuestos Volatiles Excluyendo los compuestos fenólicos, las cáscaras de los cítricos son ricas en aceites esenciales, los cuales son una mezcla de compuestos volátiles [12].Para la elaboración de la tabla de compuestos volátiles en los aceites esen- ciales, se tabularon los porcentajes de abundancia relativos de los monoterpenos hidrocarbonados más abundantes (α-pineno ,β -pineno,mirceno ,D-limoneno y γ-terpineno) según Simeone et al [24]. Los resultados encontrados se resumen en la tabla 3 , teniendo en cuenta que en algunos casos no se reportaban porcentajes para algunos de estos compuestos: TABLE 3: CONCENTRACIÓN DE COMPUESTOS VOLÁTILES POR ESPECIE Especie Nombre Botánico Tipo de Extracción α − pineno β − pineno Mirceno D−Limoneno γ −Terpineno Ref. Limon C.limon Solvente n-hexano 1.16 12.94 0.75 68.03 8.17 [24] Hidrodestilación - 9.31 - 57.6510.45 [26] Hidrodestilación - 5.27 - 80.23 5.96 [27] Prensado en frío 1.89 12.56 1.47 66.05 9.16 [28] Desorción térmica 2.45 9.17 1.83 66.78 - [29] Hidrodestilación 1.17 - 1.39 68.56 7.73 [36] Solvente Diclorometano - 14.52 1.44 63.74 0.06 [37] Mandarina C.Reticulata Hidrodestilación 0.63 0.34 2.55 94.1 - [25] Prensado en frío 2.21 1.47 1.79 73.84 17.06 [28] Desorción térmica 1.8 0.97 1.01 78.02 15.04 [29] Hidrodestilación 0.9 0.4 1.8 88.6 4.3 [30] Hidrodestilación 3.93 2.16 7.43 60.74 10.04 [31] Hidrodestilación 0.61 1.55 0.03 92.6 3.39 [33] Naranja C.Sinensis Hidrodestilación 0.66 - 2.33 95.74 - [25] Hidrodestilación 0.59 - - 97.83 - [27] Prensado en frío 0.64 0.91 2.03 93.33 0.59 [28] Desorción térmica 0.56 0.05 0.97 95.78 - [29] Prensado en frío 0.5 - - 94.6 - [32] Hidrodestilación 0.21 1.45 0.03 96.3 0.04 [33] Hidrodestilación 0.3 - 1.7 91.3 0.1 [34] Prensado en frío 0.5 - 2 94.4 - [35] La composición cuantitativa de la mayoría de los aceites esenciales es reportada en términos de porcentajes relativos, aunque infortunadamente esta aproximación tiene valor limitado. Tres de las aproximaciones más utilizadas son el porcentaje de abundancia relativa, el porcentaje de abundancia normalizado y la cuantificación real de uno o más componentes. El porcentaje de abundancia relativo es correctamente usado cuando se miden componentes relativos de una sola muestra. El método falla cuando se quieren comparar varias muestras ya que los datos no han sido estandarizados y por lo tanto no son comparables. Cuando los datos varían cualitativa y cuantitativamente dentro de un rango limitado, el porcentaje de abundancia normalizado puede ser aplicado. Con esta aproximación, los datos son normalizados contra uno o más estándares internos y de ellos se calcula el porcentaje de abundancia con el cociente entre área del pico y área total de los picos en el cromatograma. Por otro lado, cuando las composiciones varían significativamente una comparación debe ser hecha a partir de cuantificación con curva de calibración [38]. La concentración absoluta de una muestra es determinada a partir del área de su pico en el cromatograma normalizada con un estándar y calculada con una curva de calibración construida a partir de estándares puros. Sin embargo, debe precisarse que la cuantificación de todos los componentes en el aceite esencial presenta varias dificultades ya sea por los extensos periodos de análisis o la imposibilidad de adquirir todos los estándares comercialmente [38]. La existencia de estas problemáticas ha impulsado la investigación de métodos de análisis más rápidos. Por ejemplo, Mondello et al. [28] estudiaron la cromatografía de gases con el uso de columnas capilares de diámetro estrecho, la cual reducía significativamente el tiempo empleado por muestra. Dicha técnica no afectó la calidad analítica y probó su eficiencia al proveer identificación rápida y acertada de compuestos en los aceites esenciales. En cuanto a los resultados mostrados en la tabla 3, el limoneno fue el monoterpeno más abundante para todos los tipos de cítricos, aunque los porcentajes de abundancia variaban entre referencias. La variabilidad de resultados se debe a que el aceite esencial de un cítrico puede alterarse por diferentes factores como, el tamaño de la fruta, grosor de la cáscara, densidad de glándulas de aceite, oxidación debido a calor y luz, madurez de la fruta, método de preparación de la muestra, calidad de la fruta y condiciones de crecimiento [24,26,32], los cuales no se pueden replicar entre referencias. A pesar de la existencia de numerosos factores ambientales, Hosni et al. [33] estudiaron la composición de aceites esenciales en diferentes muestras que fueron cultivadas bajo las mismas condiciones edafoclimáticas, lo que les permitió concluir que la diferencia observada entre especies se debía, en su mayoría, a variabilidad genética. Asimismo, cada tipo de cítrico tiene compuestos particulares en cantidades menores a los mostrados en la tabla 3 [27]. V. APLICACIÓN EN COSMECÉUTICA a. Efecto antiinflamatorio La epidermis y la dermis son la primera barrera de inmunidad y permiten excluir patógenos e irritantes. Cuando se traspasan estas barreras de protección, como es el caso en una herida, se provoca inflamación. La inflamación es un proceso complejo mediado por la actividad de varias células inmunes. Los macrófagos juegan un rol central durante la inflamación el cual incluye la sobreproducción de citoquinas proinflamatorias y mediadores inflamatorios [39,40]. D’Alessio et al. [39] realizaron experimentos en modelos murinos para confirmar que el D-limoneno y su principal metabolito, el alcohol perílico (POH), podían ayudar en retornar la homeóstasis e integridad de la piel in vivo. En el estudio se demostró como estos dos compuestos poseían propiedades antinflamatorias y anti angiogénicas, las cuales tenían un efecto positivo en la curación de heridas. Por otro lado, Yoon et al. [40] investigaron los efectos del D-limoneno en la producción de citoquinas proinflamatorias y mediadores inflamatorios para poder validar el uso de este compuesto como agente antinflamatorio en la industria cosmética. Los resultados demostraron la actividad antiinflamatoria del D-limoneno además de que no se reveló citotoxicidad del componente en células hu- manas HaCaT, reafirmando que puede ser empleado en aplicaciones cosméticas. Los resultados de ambos estudios muestran el potencial antinflamatorio del aceite esencial obtenido de cáscaras de cítricos ya que el limoneno fue el compuesto con mayor porcentaje de abundancia en los cítricos según los resultados mostrados en la tabla 3. b. Efecto anti-acné El acné es una dermatosis crónica inflamatoria que involucra las glándulas sebáceas y los folículos, este ocurre en la cara, pecho y espalda en general. Cutibacterium acnes, es el patógeno predominante en el acné, perteneciente a la familia de bacterias gram positiva, por lo que este patógeno ha sido reconocido como uno de los principales objetivos a combatir en cuanto acné se refiere [42,43]. Hou et al. [42] evaluaron el efecto antimicrobiano del aceite esencial de mandarina obtenido por hidrodestilación DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 frente a Cutibacterium acnes. Se utilizaron dos métodos de evaluación, el ensayo de difusión de disco y la con- centración mínima de inhibición, ambos mostraron resultados donde se evidenciaba la actividad antimicrobiana del aceite esencial. Asimismo, se realizó una comparación con antibióticos contra el acné de uso convencional como, eritromicina, clindamicina y tetraciclina. la investigación demostró que la zona de inhibición en la prueba de difusión de disco fue mayor para el aceite esencial, lo cual indica que este puede remplazar antibióticos tradi- cionales. De igual forma, Kim et al. [43] evaluaron la actividad biológica de los aceites esenciales de las cáscaras de dos cítricos (Citrus obovoides y Citrus natsudaidai) frente a Propionibacterium acnes y Staphylococcus epider- midis. Los aceites esenciales de ambos cítricos, obtenidos por hidrodestilación, mostraron actividad antibacterial frente a las cepas bacterianas evaluadas. La actividad encontrada se le atribuye a la sinergia entre componentes como β -pineno, α-pineno, limoneno, γ-terpineno, linalool y -terpineol, ya que estos se encuentran presentes en los aceites esenciales cítricos. En este caso también se evaluó la citotoxicidad del aceite frente a células HaCaT y se reportó un valor dentro del rango aceptable, mostrando viabilidad celular superior al 85% con una concentración de extracto de 0.1 l/ml , lo cual sugiere que pueden ser utilizados en la industria cosmética. c. Potenciador de penetración en la piel Las vitaminas, ya sean solubles en lípidos o en agua, son ingredientes comunes en formulaciones tópicas tanto en dermatología como en cosméticos. Particularmente, las vitaminas antioxidantes A, E y C son efectivas como protectores de la piel. La liberación efectiva de vitaminas presentesen formulaciones tópicas en la epidermis y dermis son un asunto crítico. Los aceites esenciales ricos en terpenos son ingredientes comunes en formulaciones tópicas, estos son utilizados como fragancias o ingredientes funcionales antibacterianos, antifúngicos, antivirales y agentes de barrera. Terpenos como d-limoneno, mentona, mentol y nerolidol son conocidos al poder potenciar la penetración de y mejorar la absorción tópica de drogas selectas o compuestos activos [45]. Valgimigli et al. [45] realizaron una investigación cinética in vitro que demostró cómo el aceite esencial de limón mejoraba la permeación de vitaminas en un modelo de epidermis humana reconstruida. Se pudo comprobar que las emulsiones tópicas que incluían aceite esencial de limón tuvieron una mejora en la absorción de vitaminas solubles tanto en agua como en lípidos. El aceite esencial produjo alteración reversible de la barrera en la piel sin comprometer la integridad de la epidermis. Estos resultados muestran que los aceites esenciales cítricos pueden servir para el diseño de formulaciones cosméticas con vitaminas. d. Efecto Antienvejecimiento Uno de los mayores problemas en el mundo es el envejecimiento prematuro de la piel. El proceso es dividido en dos categorías, envejecimiento intrínseco y extrínseco. El intrínseco es el envejecimiento natural en el cual la piel pierde elasticidad con el tiempo. El extrínseco es resultado de la exposición a radiación solar. Los radicales libres formados por estrés oxidativo juegan un rol mayoritario en los dos tipos de envejecimiento. Los mayores componentes de la dermis son fibras de colágeno y de elastina, la ruptura de estas tiene como resultado la formación de arrugas. Las enzimas de colagenasa y elastasa son responsables por dicha descomposición [46]. Apraj y Pandita [46] evaluaron la capacidad antioxidante y anti enzimática de extractos de cáscara de mandarina con metanol. El extracto mostró capacidad antioxidante en varios procedimientos in vitro como el ensayo DPPH, ABTS y ORAC.En el caso de DPPH y ABTS las siglas corresponden al compuesto químico utilizado para medir la capacidad antioxidante y ORAC se refiere a la capacidad de absorción de radicales de oxígeno. En los ensayos DPPH y ABTS se mide la capacidad antioxidante evaluando un cambio en la absorbancia debido a la reducción del compuesto mientras que en el ensayo ORAC se mide el cambio en fluorescencia. Los resultados también demostraron que el extracto era capaz de inhibir tanto la colagenasa como la elastasa, enzimas responsables de degradar el colágeno y la elastina de la piel. Los hallazgos de este estudio muestran el potencial de extractos de cáscaras de cítricos como agentes antiarrugas y antienvejecimiento en formulaciones para cuidado de la piel. Dicho efecto puede ser atribuido a la presencia de polifenoles en los aceites esenciales y a la presencia de flavonoides en los extractos de cáscaras de cítricos [47]. Respecto a la actividad anti enzimática, Mori et al [48] investigaron el efecto inhibitorio de aceites esenciales en la actividad de la elastasa. Dentro de sus resultados el aceite esencial de limón mostró mejor inhibición en la actividad de elastasa que aceites de uva, pimienta negra, naranja, lima y bergamota, exhibiendo gran inhibición a una concentración de 150 g/ml. A su vez se comparó el efecto del aceite esencial de limón con dos de sus componentes mayoritarios: limoneno y -pineno, encontrando que la inhibición que lograban los compuestos aislados era menor que la del aceite esencial de limón. Esto puede ser porque el efecto anti-elastasa se debe a otros componentes o porque hay un efecto sinérgico entre los distintos componentes presentes en el aceite esencial. La exposición a rayos ultravioleta, a pesar de ser beneficiosa por la producción de vitamina D, termina causando efectos negativos a largo plazo como el fotoenvejecimiento. Este ocurre porque la exposición crónica a rayos UV tiene como consecuencia la formación de especies reactivas al oxígeno, las cuales disminuyen los antioxidantes endógenos de la piel y causan estrés oxidativo [49]. El exceso en generación de especies reactivas al oxígeno causa respuesta inflamatoria en la piel por la expresión de ciclooxigenasa y producción de prostaglandina [50]. Asimismo, los radicales libres pueden activar la formación de enlaces cruzados de colágeno causando que la piel pierda elasticidad. Los compuestos fenólicos sirven como agentes reductores y donadores de hidrógeno, estas cualidades los hacen extremadamente aprovechables en formulaciones cosméticas que buscan retardar el daño oxidante al colágeno causado por radicales libres [51]. Gollavilli et al [49] incluyeron naringina, un flavonoide encontrado en cítricos, en un bloqueador solar debido a la capacidad de este compuesto de neutralizar radicales libres generados por la radiación UV. Para incluir la naringina en la crema se utilizaron nano vesículas lipídicas, un vehículo administrador de drogas transdérmico. Tanto la naringina como su nano formulación mostraron efecto antioxidante en el ensayo ABTS y no mostraron citotoxicidad en células HaCaT. Por otro lado, Yoshizaki et al [52] pudieron suprimir la expresión de ciclooxige- nasa y la producción de prostaglandina inducida por radiación UV en células HaCaT mediante la aplicación de extracto de cáscara de naranja. Se discutió la posibilidad de que la supresión en la expresión de ciclooxigenasa sea debido a la neutralización de especies reactivas al oxígeno. Duran et al [53] encapsularon flavonoides provenientes de cáscara de naranja en transportadores lípidos nanoestructurados, que son un tipo de sistemas de administración de drogas compuestos de una mezcla de lípidos sólidos y líquidos, los cuales evitan la degradación de flavonoides gracias a la protección lipídica que proporcionan. Se comprobó la capacidad antioxidante de transportadores lipídicos nanoestructurados cargados con flavonoides en el ensayo DPPH y se observó que no había toxicidad significativa. Adhikari et al [51] evaluaron las actividades biológicas del extracto de un cítrico (Citrus junos), el cual evidencio capacidad antioxidante en el ensayo DPPH, promovió la proliferación de fibroblastos y la síntesis de colágeno. Además, incorporaron el extracto en nano liposomas, los cuales mejoraron la absorción percutánea. Después de la revisión bibliográfica se recomendaría la utilización tanto de extracto como de aceite esencial. Esto debido a las diferencias en composición de ambos por el método de extracción utilizado, lo cual hace que tengan efectos distintos. En el caso del extracto se recomendaría la utilización de cáscara de naranja con un método de extracción con solvente utilizando etanol diluido al 80% en agua. La elección del solvente es gracias a que este es un solvente de grado alimenticio, y el porcentaje de dilución es el recomendado por Khan et al [16] siguiendo la optimización del proceso para extracción de polifenoles. Cabe recordar que la extracción se vería beneficiada por el uso de tecnología ultrasonido o microondas, si existe la posibilidad, así como por la aplicación de un pretratamiento de secado con congelación. En el caso del aceite esencial se recomendaría el uso de cáscara de limón, utilizando hidrodestilación como método de extracción. La elección de la fruta se realiza principalmente por los resultados del estudio de Mori et al [48] donde el aceite esencial de cáscara de limón obtiene un mayor efecto antienvejecimiento que los de naranja y mandarina. Por otro lado, el método de extracción por hidrodestilación es seleccionado ya que, debido a las altas temperaturas del vapor de agua, el aceite esencial obtenido es rico en compuestos volátiles. VI. FORMULACIÓN Y DISEÑO DEL SISTEMA COLOIDAL Aplica conceptos básicos sobre sistemas coloidales y reología, propone una formulación que incluye, en su may- oría, compuestos orgánicos; así como una propuesta para el proceso de manufactura.Para ello, y de manera pre- liminar, se emplearon recursos que permitieronun entendimiento del perfil del consumidor. a. Encuesta de percepción Con el fin de conocer la percepción de las personas con respecto a productos de cuidado de la piel y al producto que se está proponiendo, se realizó una encuesta en Google forms. La encuesta fue difundida por redes sociales y el numero de respuestas totales fue 266. En términos generales, el resultado de la encuesta de preferencias fue positivo para el propósito del proyecto ya que la mayoría de las personas aseguran utilizar productos para cuidado DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 de la piel; además, las respuestas sobre preferencia en textura (crema), momento del día en que se realizan su rutina para el cuidado de la piel y fragancia, brindan información importante para la formulación del producto y sus requerimientos de calidad. Asimismo, debido a la alta votación de características humectantes en un producto cosmecéutico, esta es una función que debería incluirse en las especificaciones técnicas. Por último, el rango de gasto mensual brinda orientación sobre el interés de las personas encuestadas en este tipo de productos. Posterior a las preguntas sobre preferencias, se preguntó sobre el término “Cosmecéutica” y a continuación se proyectó un video donde expusó el concepto, así como algunos conceptos básicos de cuidado de la piel. El 86.5% de los encuestados no estaban familiarizados con el término cosmecéutica, lo cual evidencia la relevancia del video como material informativo. La participación por género tuvo el comportamiento de la figura 1, significa entonces que el diseño del producto debe guiarse en función de los requerimientos de la piel de mujeres entre 18-39 años, Fig. 1: Participación por género-Encuesta de percepción Lo anterior, en relación al rango de edad de mayor efecto del estudio, que tuvo la tendencia de la figura 2. Fig. 2: Participación por rango de edad-Encuesta de percepción Las preguntas 3-8 se relacionaban con las preferencias del encuestado en cuanto a productos de cuidado de la piel. De las respuestas obtenidas se pueden resaltar los siguientes resultados: • El 85.3% de los encuestados utilizaban productos para el cuidado de la piel • Las características más tenidas en cuenta para productos de cuidado de la piel fueron: Humectante, limpiadora y Antienvejecimiento. • Los encuestados se aplican productos para cuidado de la piel en mañana y noche principalmente. • La textura preferida fue crema (47.2%) • Los encuestados preferían un producto sin fragancia (57%) • El gasto mensual en productos para cuidado de la piel se encontró principalmente en un rango entre 25000 y 100.000 COP. Después de esto se presentó la conceptualización del producto, una crema facial elaborada a partir de extraíbles en las cáscaras de cítricos, con propiedades antiacné y antienvejecimiento. Las respuestas sobre la recepción del producto pueden ser resumidas en: • El 45.9% de los encuestados pensó en el producto como algo que necesitaría, un 41.7% respondió tal vez. • Refiriéndose a que tan probable seriá que adquirieran el producto, un 49.6% respondió que sería probable, otro 28.2% muy probable y un 14.3% de los encuestados indicó poco probable. • El 56% de los encuestados encontró el producto como innovador, un 28.2% como muy innovador y un 10.5% como poco innovador. • El 93.6% de los encuestados consideraron el producto como natural. • El 64.7% de los encuestados preferirían este producto frente a una crema convencional. • En cuanto a las características que más llamaban la atención efecto antienvejecimiento tuvo 37.2% de prefer- encia, seguido de la elaboración con cáscaras de cítricos (35%) y el efecto antiacné (24.8%). • Un 35.3% de los encuestados estaría dispuesto a pagar mas por el producto que por una crema convencional, el 41.4% respondió que no sabía. A su vez, se utilizó el software Mentimeter con el fin de detectar patrones en las preguntas abiertas realizadas. Este software identifica las palabras más repetidas dentro de las respuestas y elabora un gráfico donde muestra las palabras con mayor frecuencia y las organiza de acuerdo con su número de apariciones. En la figura 3 pueden observarse las palabras que identificó el software en la pregunta abierta sobre razones por las cuales preferirían el producto conceptualizado frente a un producto convencional. Fig. 3: Opiniones frecuentes del consumidor sobre el producto De las respuestas se evidencia una aceptación del encuestado por el producto, ya que se obtuvieron respuestas positivas en cuanto a probabilidad de comprar el producto y que tan innovador les parecía. Asimismo, el porcentaje de personas que indicó que no creían necesitar el producto fue baja (12.4%) lo cual sugiere un interés por el concepto presentado. Otro resultado destacable fue el hecho de que el 64.7% de las personas preferirían el producto frente a uno convencional. En este caso se realizó una pregunta abierta sobre las razones de tal preferencia , siendo la naturalidad del producto la razón más repetida en conjunto con la aportación de vitaminas. Cuando se preguntó sobre la característica más llamativa , las respuestas estuvieron repartidas entre efecto antienvejecimiento , elaboración con cáscaras de cítricos y efecto antiacné. El hecho de que la diferencia en porcentajes de respuestas no sea tan amplia indica que las tres características fueron relevantes para los encuestados. Por último, se preguntó si estarian dispuestos a pagar más por el producto conceputalizado que por una crema convencional, siendo "no sé" la respuesta con mayor frecuencia. La incertumbre de las personas frente a pagar más o no puede ser explicada en el contexto de la pandemia debido al Covid-19 , lo cual se evidenció en numerosas respuestas donde se mencionaba la actual situación económica. b. Degradación de la barrera dérmica Existen dos rutas que permiten la penetración dérmica. De ellas, la primera, penetración apendicular (intercelular), que da lugar a través del folículo piloso o mediantes las glándulas sudoríparas. Por otro lado, la permeación tran- scelular (intracelular), llevada a cabo a través de los corneocitos y la matriz lipídica intracelular; sin embargo, una DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 molécula que sigue esta ruta debe dividirse y difundirse a lo largo de 4 a 20 láminas lipídicas. Es por eso que el es- trato corneo actúa como obstáculo frente al correcto funcionamiento del vehículo/portador, es imperativo entonces, destruir la barrera de corneocitos, aún cuando esto supone una sobreexposición indeseada de la piel a los alrede- dores [61]. Degradar la barrera dérmica es un método sencillo, y además económico, de mejorar la penetración del compuesto activo.Esto implica, remover la capa de corneocitos mediante degradación química o mecánica. La extracción mecánica generalmente se hace bajo revisión dermatológica empleando tratamientos como micro- dermoabrasión o con el uso de cepillos faciales, está técnica presenta mejores resultados frente a la exposición química -propilenglicol concentrado- ya que esta última podría provocar irritación, picazón e hipersensibilidad a otros productos para el cuidado de la piel[57]. c. Estructura general del producto Las emulsiones son sistemas empleados en el cuidado de la piel de complejidad particular, ya que además de cumplir con la función para la cual fue formulada, deben ser estables durante la vida útil prescrita y agradables a la opinión del consumidor[59]. Para dar continuación al desarrollo de la crema, y partiendo de lo propuesto por Wibowo et al. [62] para el proceso de síntesis y desarrollo de cremas y pastas, es preciso iniciar identificando los parámetros de calidad del producto, como es descrito en la tabla 4. Ahora bien, para el desarrollo del segundo paso -Formulación del producto- es preciso recopilar y hacer una selección detallada de ingredientes con posible uso en la industria cosmética, lo cual incluye ingredientes activos de uso frecuente como compuestoshidratantes, ilustra- dos en la tabla 5, e ingredientes no activos pero imprescindibles en la formulación de emulsiones denominados excipientes y presentes en la tabla 6. TABLE 4: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y ATRIBUTOS DEL PRODUCTO Parámetros de Calidad Ingredientes, Atributos y Especificaciones técnicas Pruebas de Calidad Funcionalidad Efecto Antioxidante Extracto de cáscara de cítricos con efecto sobre los radicales libres In vitro Efecto Humectante Agentes humectantes y oclusivos In vivo Efecto antiacné Aceite esencial de cáscara de cítricos con efecto antimicrobiano, antiinflamatorio y antiséptico In vitro Reología Esparcibilidad Vicosidad baja (6.000-50.000mPa s) Viscosímetro Vertido Fácil, sin embargo requiere de esfuerzo inicial Texturómetro Recubrimiento Homogéneo y continuo In vitro Sensorial Textura Suave, tamaño de gota de la emulsión escala Nano, uso de emolientes Texturómetro Sensación oleosa Reducción en el contenido de aceite. In vitro Apariencia Cremosa con tonalidades frías Mapeo de Coloración Irritación Se evita la exposición a agentes irritantes In vivo Propiedades físicas Estabilidad Se emplea una mezcla de surfactantes de acuerdo al HLB requerido. Uso de estabilizantes. Reómetro Tasa de liberación del ingrediente activo Liberación continua por un periodo menor a 6h Métodos de Titulación TABLE 5: TIPOS DE COMPUESTOS HIDRATANTES Y OPCIÓN EN EL MERCADO Ingredientes Oclusivos Función Opción en el mercado Actúan como barrera impermeable entre el estrato córneo y los alrededores, de esta manera se evita la pérdida de agua. Además de crear un sello protector, existen formulaciones menos pesadas (no comedogénicas) e incluso hipoalergénicas. De esta manera, se evita cualquier obstrucción en los poros Vaselina Lanolina Aceite Mineral Propilenglicol Parafina Estearato de Estearilo Dimeticona Cera de Abejas Grasas Animales Lecitina Grasas Vegetales Colesterol Ingredientes Humectantes Función Opción en el mercado Crean un puente que atrae el agua de las capas más profundas de la piel, para situarla en la superficie. Además, disminuye los espacios intercelulares lo que otorga mejor textura y apariencia de la piel. Glicerina Lactato de sodio Miel Ácido Glicólico Ácido Hialurónico Ácido Láctico Pantenol Ácido Tartárico Urea Propilenglicol Sorbital Emolientes Función Opción en el mercado Contribuyen a la apariencia estética de la crema. además, otorgan propiedades reológicas, como textura, esparcibiliad y continuidad sobre la piel. Los emolientes, se sitúan en los espacios intracelulares del estrato córneo y abarcan desde alcoholes hasta ésteres. Dimeticona Hexildecanol Ciclometicona Alcohol Oléico Isopropil Miristato Ácido Láctico Aceite de Girasol Octildodecanol Aceite de Jojoba Alcohol Cetílico Aceite de Castor Alcohol Estirilizado TABLE 6: EXCIPIENTES Y OPCIÓN EN EL MERCADO Espesantes Función Opción en el mercado Controlan la viscosidad y reología de la emulsión, además mantienen la estabilidad e inocuidad del producto, especialmente a temperaturas elevadas. La viscosidad de la crema generalmente se determina por el espesante y la viscosidad de la fase continua Cera Natural Goma guar Maltodextrina Celulosa Glucosa Sorbitol Goma Xantán Estearato de Sodio Goma Arábiga Resina de Silicona Carbomero Estabilizantes Función Opción en el mercado Mantienen la integridad de la formulación, así como la del compuesto activo. En adición, se emplean para corrección de pH y para prolongar la vida útil de la emulsión. Alcohol Cetílico EDTA Glucanato de Sodio TSGD BHT Emulsionantes Función Opción en el mercado Según el requerimiento, tienen efectos diversos, sin embargo, su función principal es mantener la fase acuosa y la no polar juntas en mezcla, ya que su naturaleza permite reducir la tensión interfacial entre fases incompatibles Ácido Oléico Brij 56 SPAN 65 TWEEN 80 SPAN 80 Octadecanoato de Sodio SPAN 20 Dodecanoato de sodio Monostearato de Glicerol Alcohol Cetílico DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 Luego de considerar las opciones en cuanto a formulación e identificar como producto objetivo una crema de uso cosmeceútico, se hizo una revisión del rango de concentración sugerido por compuesto, así como algunos criterios de selección en función a la naturaleza de la piel , la opinión del consumidor y la estabilidad de la emulsión, lo anterior consignado en la tabla 7 TABLE 7: FORMULACIÓN GENERAL SUGERIDA Parámetros de Calidad Concentración sugerida Criterios de Selección y consideraciones Emoliente 10-40 Aceites naturales, por su aceptación por los consumidoresAceites de silicona, por su esparcibilidad y textura no pegajosa Humectante 1-5 Se prefieren materiales con punto de congelación bajo Espesante 0.1-0.5 Se prefieren espesantes neutros para evitar efectos negativos sobreel pH. Carbomeros con pH 5-9 Emulsificante 1-6 Los emulsionantes catiónicos generalmente causan mayor irritación que los aniónicos Los emulsionantes aniónicos presentan sensibilidad frente a valores bajos de pH y electrolitos Los emulsionantes no iónicos se usan generalmente en productos para el cuidado de la piel En adición, una mezcla de valores altos y bajos de HLB otorgan mayor estabilidad para el HLB requerido Polímero 0.1-2.5 Tienen un espesante significativo, sin embargo, su aplicación emiteuna sensación pegajosa Estabilizante 0.01-0.2 - Neutralizadror 0.01-0.5 - Preservativo 0.01-0.5 - Siguiendo los heurísticos propuestos por Wibowo et al.[62] y registrados en la tabla 8, fue posible restringir el número de ingredientes en la formulación, así como la naturaleza de la emulsión -Nanoemulsión, con el fin de la entrega efectiva del compuesto activo-. Material relevante para formulación del diseño coloidal propuesto. TABLE 8: HEURÍSTICOS PARA LA FORMULACIÓN DE CREMAS FACIALES Selección de Ingredientes Escoger ingredientes multifuncionales cuando sea posible Emplear ingredientes no perecederos Evitar el uso de sustancias que puedan oxidarse fácilmente Considerar el uso de aditivos reológicos como ceras y alcoholes grasos Selección del Sistema de Entrega del Producto Usar emulsiones O/W para obtener una sensación refrescante al aplicar el producto. Usar emulsiones O/W si se quiere evitar la sensación grasosa. Usar emulsiones W/O si se requiere resistente al agua y de larga duración en la piel Considerar usar emulsiones múltiples si las propiedades reológicas así lo requieren Considerar usar una doble emulsión para extender la entrega del ingrediente activo Determinar la Microestructura del producto Elegir un tamaño de partícula menor a la escala micro La viscosidad de la emulsión dependerá mayormente por la viscosidad de la fase continua d. Diseño Coloidal y Manufactura 1. Formulación Propuesta Para la formulación propuesta, se encontró que Cheng et al.[56] divide la prescripción o subgrupos (dentro de la categoría ingredientes activos y excipientes), es así que cada compuesto se encuentra en el rango sugerido y empleado en la industria cosmeceútica. La tabla 9 reúnen los compuestos funcionales que atacan cada uno de los efectos requeridos -antiacné, antienvejecimiento y humectante-. Lo anterior mediante el uso de extractos y aceites esenciales producto de la primera revisión biliográfica. En la tabla 10, se especifica el uso de excipientes o ingredientes que podrán modificarse luego de la primera revisión del prototipo. TABLE 9: FORMULACIÓN PROPUESTA-COMPUESTOS ACTIVOS Ingrediente Activo Sustancia Concentración Aceite natural Aceite de almendras 0.15 Aceites Sintéticos Cera de Abejas 0.02 Vitaminas Vitamina C 0.025 AHA Ácido Cítrico 0.05 Extracto de Frutas Extracto de Cáscara de Naranja 0.02 Cafeína Te verde 0.003 Aceites esenciales Aceite esencial de cáscara de limón 0.01 Sintetizado mediante biotecnología Ubiquinona 0.01 2. Aceite de Almendras Compuesto por ácidos grasos saturados e insaturados, suavizan la piel agrietada, producto de las lesiones causadas por el acné, y dejan un efecto calmante sobre las membranas mucosas [74]. 3.Cera de abejas Minimiza la pérdida de agua y actúa como agente impermeabilizante. Tiene fuertes propiedades aglutinantes, estabilizantes y acondicionantes en productos cosméticos [75]. 4. Vitamina C Denominado también como ácido ascórbico. Actúa como antioxidante ya que elimina las especies reactivas al oxígeno que podrían causar daño a los ácidos nucléicos, proteínas y membranas celulares. Además, aumenta el nivel de ARN mensajero de colágeno I y III y actúa como inhibidor de la tirosinasa [72]; con ello aumenta la síntesis de colágeno, ayuda a prevenir el envejecimiento de la piel, disminuye las líneas finas y trata los efectos del envejecimiento prematuro de la piel [73]. 5. Ácido Cítrico Se trata de un ácido orgánico natural. Consiste en un grupo carboxilo terminal con uno o dos grupos hidroxilos en posición alfa sobre moléculas alifáticas o alicíclicas, es así que pertenece a la familia de los αHidroxiácidos (AHA)[71]. Los AHA cumplen diferentes propósitos según su concentración como, suavizar líneas finas y arrugas superficiales, mejorar la textura y el tono de la piel, desbloquear y limpiar los poros y ajustar el pH [72]. Lo anterior pues promueven la epidermólisis al dispersar la melanina en la capa basal y aumentando la biosíntesis de colágeno dérmico [73]. Además, la molécula del ácido cítrico contiene un solo grupo carboxilo en relación a los tres grupos funcionales en la posición alfa y beta; lo que lo convierte en un ingrediente multifuncional. 6. Té verde Demuestra efecto antioxidante por su composición en epicatequinas polifenólicas, e incluso presenta efecto foto- protector [76]. Sin embargo, destaca por su contenido de cafeína ya que esta actúa sobre las células grasas, lo que promueve la lipólisis y activa la enzima triglicérido lipasa que descompone los triglicéridos en ácidos grasos libres y glicerol; también tiene un efecto estimulante sobre la microcirculación de la piel que proporciona una sensación reafirmante en la piel [77]. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 7. Ubiquinona También llamada coenzima Q10, es un compuesto liposoluble y es portador de electrones en la respiración celular, elimina las biomoléculas dañadas antes de que estas se acumulen y causen una viabilidad celular alterada[72]. Su forma reducida inhibe la peroxidación lipídica en las membranas celulares y en lipoproteínas de baja densidad, así como también previene el estrés oxidativo[71]. La fórmula es mucho más eficiente en prececencia de Vitamina C o Vitamina A. TABLE 10: FORMULACIÓN PROPUESTA-EXCIPIENTES Excipientes Sustancia Concentración Ingredientes Oclusivos Lecitina de Soya 0.02 Humectantes Miel 0.05 Emolientes Aceite de jojoba 0.30 Control pH Citrato de sodio 0.01 Surfactante Tween 80 0.05 Estabilizante EDTA 0.01 Solvente Propilenglicol 0.03 Esparcibilidad Dimeticona 0.02 Por último, y en favor de un trabajo futuro, se resume en la tabla 11 una lista de modificaciones en función del comportamiento reológico de la nanoemulsión, esto podría ser de utilidad en la evaluación del primer prototipo. TABLE 11: POSIBLES CORRECCIONES REOLÓGICAS- PRIMER PROTOTIPO Modificación Dificultad Fase DispersaF.volumétrica Tamaño de gota Concentración de Surfactante Concentración de Espesante Viscosidad muy alta Disminuir Incrementar Disminuir Disminuir Viscosidad muy baja Incrementar Disminuir Incrementar Incrementar Comportamiento pseudoplástico débil - Disminuir Incrementar Incrementar Adelgazamiento por cizalla Incrementar Disminuir - Disminuir Producto muy tixotrópico - - - - Módulo de corte alto Disminuir Incrementar Disminuir Disminuir Módulo de corte bajo Incrementar Disminuir Incrementar Incrementar Inversión de fase - - Incrementar Incrementar 8. Diseño de la Nanoemulsión Las nanoemulsiones son principalmente una dispersión bifásica de dos líquidos inmiscibles que es (W/O) o (O/W) con gotas estabilizadas por surfactantes amfifílicos. Generalmente estas consisten en una fase oleosa dispersada en una fase acuosa con cada gota de aceite rodeada de una fina capa interfacial de surfactante el cual ayuda a estabilizar la nanoemulsión. El creciente interés por este tipo de emulsiones es debido a que son termodinámica y cinéticamente estables, así como no-tóxicas ,no-irritantes y pueden solubilizar drogas tanto lipofílicas como hidrofílicas. Adicionalmente, proveen protección contra la oxidación cuando se utiliza un encapsulante y el tamaño nano de la gota mejora la absorción de la droga, aumentando la bioactividad de la formulación [64]. Para la preparación de una nanoemulsión es necesario el uso de energía mecánica y química, debido a la inmiscibilidad entre sus mayores constituyentes (agua y aceite). Entre los métodos existentes destacan los de alta energía, que utilizan energía mecánica, y los de baja energía, que involucran energía química. Dentro de los de alta energía se incluye el método de homogenización de alta presión y ultra sonicación [65], mientras que de baja energía existe la auto emulsificación, la temperatura de inversión de fase, la composición de inversión de fase, el punto de inversión de emulsión y el desplazamiento de solvente [66]. A pesar de que los métodos de alta energía permiten un gran control del tamaño de gota, estos tienen un alto costo económico debido a los equipos requeridos y el alto consumo de energía. Debido a esto y al posible uso de altas temperaturas en otros métodos, se propondrá uno de los métodos de baja energía para la preparación de la nanoemulsión. La auto emulsificación o emulsificación espontánea es uno de los métodos de baja energía para la preparación de nanoemulsiones, puede ser clasificado entre temperatura de inversión de fase o composición de inversión de fase. El método de composición de inversión de fase permite la preparación a temperatura ambiente sin el uso de equipos especiales, donde el agua agregada a una solución de aceite y surfactantes mientras se mezcla para la formación de una nanoemulsión O/W [65]. En un principio el agua es dispersada en la fase oleosa formando una emulsión W/O, pero al incrementar la fracción de agua, la curvatura espontánea del surfactante cambia y ocurre una transición a una emulsión O/W [66]. Kazemi et al [67] utilizan este método para la preparación de una nanoemulsión con aceite esencial de lavanda (2% p/p) y extracto de regaliz (2% p/p). Primero preparan la fase oleosa incluyendo el extracto, el aceite esencial y dos emulsificadores: tween20 (5% p/p) y tween80 (2.5% p/p). Después preparan la fase acuosa incluyendo cosolventes como glicerina (15% p/p) y polietilenglicol (15% p/p). La fase acuosa se agrega por gotas a la oleosa a una temperatura de 37 ◦C hasta la formación de la nanoemulsión. 9. Caracterización de la nanoemulsión Dentro de los exámenes para control de calidad se incluye la caracterización de propiedades organolépticas, eficiencia de atrapamiento y carga del compuesto activo, determinación de densidad, viscosidad , textura , tamaño de gota, potencial Zeta , pH e índice refractivo , entre otros [68].La estabilidad de una nanoemulsión está relacionada con el tamaño de partícula en la fase interna y su distribución [68], las cuales pueden ser medidas por medio de espectroscopía de correlación de fotones [64], donde una buena formulación es caracterizada por un tamaño de gota promedio entre 200 y 500 nm . Asimismo, un alto valor de potencial zeta positivo o negativo , preferiblemente cercano a -30 mV y 30 mV, demuestra una buena estabilidad física de la nanoemulsión debido a la repulsión entre gotas individuales [64], este puede ser medido por anemometría laser Doppler [68]. Adicionalmente, la microscopia electrónica de barrido brinda información sobre la morfología de la gota y la espectroscopia infrarroja de Fourier puede ser utilizada para observar la interacción entre los excipientes y compuestos bioactivos [68]. Damle y Mallya [69] proporcionan metodologías para medir la concentración de compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante de una crema.Para la concentración de compuestos fenólicos se toma 1 g de la crema se disuelve en 30 mL de metanol puro, la solución se mantiene intacta por 30 minutos y luego la absorbancia es estimada por medio de un espectrómetro UV a 765 nm. Para medir la capacidad antioxidante, un gramo de crema es mezclado con 10 mL de metanol puro y sonicado por 30 minutos. Después se centrifuga a 5000 rpm a 4 ◦C por 20 minutos y es filtrado por medio de un filtro de jeringa de nylon de 0.45 m. Finalmente, la capacidad antioxidante del filtrado es determinada con el ensayo DPPH. Para la evaluación del efecto antiacné existen tanto el ensayo de difusión de disco o la concentración mínima de inhibición [42]. Sekar y Halim [70] utilizaron el método de difusión de disco para evaluar el efecto de una crema antiacné con extractos de frutas. Con este método se mide la zona de inhibición de la crema frente a los microorganismos responsables del acné. VII. CONCLUSIONES Por medio de la revisión bibliográfica pudo realizarse una recopilación de resultados sobre cuantificación de com- puestos funcionales en las cáscaras de cítricos. Si bien estos resultados no son comparables entre sí, pueden servir como referencia y brindan información sobre los métodos de extracción para obtener tanto aceites esenciales como compuestos fenólicos y flavonoides. Dentro de los métodos mencionados destacan la extracción con solvente, utilizando el etanol, y la hidrodestilación para obtener compuestos fenólicos y aceites esenciales respectivamente. Asimismo, pudieron identificarse las propiedades antinflamatorias, antiacné y potenciadoras de penetración, las cuales tienen aplicación de uso tópico de acuerdo con lo encontrado en la revisión. Por otro lado, se relacionó la ac- ción antioxidante con el efecto antienvejecimiento debido al papel de los radicales libres en el foto envejecimiento. Los compuestos fenólicos , con su capacidad antioxidante, fueron incluidos en formulaciones antienvejecimiento ya que eran capaces de neutralizar los radicales libres. Gracias a la información recolectada, se decidió utilizar aceite esencial de limón obtenido por hidrodestilación y extracto de cáscara de naranja con extracción por solvente, utilizando etanol diluido al 80% en agua. Decisión basada en lo encontrado en los artículos y en proporcionar al producto conceptualizado con efectos antiacné y antienvejecimiento principalmente. Mientras las referencias con- sultadas sugirieron el potencial uso de extraíbles de los cítricos en la formulación de un producto para cuidado DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y DE ALIMENTOS JULIO 2020 de la piel , la realización de una encuesta sirvió como herramienta para obtener una noción de las preferencias de las personas en este tipo de productos. La encuesta permitió conocer preferencias tales como textura en crema, producto sin fragancia y efecto humectante las cuales fueron tenidas en cuenta para la formulación final. Durante el diseño del sistema coloidal fue imperativo el uso y empleo de heurísticos propuestos en la industria cosmética, eso permitió identificar la naturaleza de la emulsión, así cómo los rangos de concentración por ingredientes aval- ados internacionalmente. Por último, se propone un método de emulsificación de baja energía dadas sus ventajas tanto en costo económico como por el hecho de que los compuestos extraídos son termosensibles y pueden ser dañados con altas temperaturas, sin embargo, esto podría estar sujeto a revisión ya que otras referencias proponen emplear métodos de alta energía, así como el uso de emulsiones base para integrar el compuesto activo y recrear una reducción de costos. VIII. TRABAJO FUTURO Como bien se mencionó anteriormente, la fase experimental es de vital importancia para la formulación de la crema con el fin de obtener las características deseadas, por ello la experimentación con las concentraciones propuestas sería indispensable para comprobar su estabilidad y propiedades ya sea in vitro o in vivo.También sería importante realizar un análisis sensorial de la crema con el fin de determinar su aceptación por parte de los posibles consum- idores. De igual forma resultaría de interés realizar un estudio comparativo entre los tres cítricos, evaluando la capacidad antioxidante y antiacné de los aceites esenciales y extractos, con el fin de poder incluir en la formu- lación los extraíbles que muestren mejor desempeño en estas pruebas. Finalmente , podría evaluarse la viabilidad económica de la producción de la crema propuesta. A. ENCUESTA 1. ¿Cuál es su edad? 2. ¿Con qué género se identifica? 3. ¿Utiliza habitualmente productos para el cuidado de la piel? 4. Al elegir productos para cuidado de la piel ¿Qué características tiene en cuenta? 5. Al aplicarse productos para cuidado de la piel , ¿ en qué momento del día lo hace ? 6. Cuando adquiere un producto para cuidado de la piel , ¿Que textura prefiere? 7. En cuanto a sus productos para cuidado de la piel , los prefiere.... 8. ¿Cuánto dinero gasta mensualmente en productos para cuidado de la piel? 9. ¿Está familiarizado con el término "cosmecéutica" ? Teniendo en cuenta lo dicho en el video, se quiere desarrollar un producto cosmecéutico el cual consiste en una crema facial elaborada a partir de los extraibles en las cáscaras de los cítricos (limón, naranja y mandarina) , con propidades anti-acné y anti-envejecimiento. 10. Cuando piensa en este producto, ¿cree que es algo que necesita? 11. Si este producto estuviera disponible , ¿qué tan probable sería que lo comprara? 12. ¿Qué tan innovador le parecería el producto? 13. ¿Consideraría un producto elaborado a partir de cáscaras de cítricos un producto natural? 14. ¿Preferiría este producto ,elaborado con cáscaras de cítricos, a cremas convencionales? 15. ¿Por qué? 16. ¿Qué le llama más la atención del producto? 17. Teniendo en cuenta las propiedades del producto elaborado con cáscaras de cítricos, ¿estaría dispuesto a pagar más por este producto que por uno convencional ? 18. ¿Por qué? B. REFERENCIAS [1] R. 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I Objetivos a Objetivo General b Objetivos Específicos II Introducción III Metodología IV Resultados a Contenido Fenólico y Flavonoides b Compuestos Volatiles V Aplicación en cosmecéutica a Efecto antiinflamatorio b Efecto anti-acné c Potenciador de penetración en la piel d Efecto Antienvejecimiento VI Formulación y diseño del sistema coloidal a Encuesta de percepción b Degradación de la barrera
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