Contribución a la formulación de un producto cosmético con posible actividad antioxidante a partir de un extracto etanólico de frutos de Physalis peruviana
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Resumen
La piel actúa como una barrera frente a agentes externos, sin embargo, la exposición continua a la radiación ultravioleta y contaminación induce a la formación de especies reactivas de oxígeno, que favorecen el estrés oxidativo y aceleran procesos de envejecimiento cutáneo. En este contexto el uso de antioxidantes tópicos ha adquirido relevancia en el desarrollo de productos cosméticos. Physalis peruviana, ha sido ampliamente estudiada y se reconoce por su contenido de metabolitos secundarios con esta actividad biológica; si bien se ha evaluado el empleo de algunos de sus extractos a partir de sus frutos como ingrediente cosmético, su aplicación funcional en formulaciones ha sido poco explorada. En este sentido, la vehiculización de ingredientes activos en bigeles, incluyendo a los extractos, aporta destacadas propiedades sensoriales y de estabilidad.
El presente estudio tuvo como objetivo contribuir al desarrollo de una formulación cosmética con actividad antioxidante a partir de un extracto etanólico de frutos de P.peruviana. Inicialmente, se realizó la caracterización del extracto, incluyendo la evaluación de su capacidad antioxidante mediante tres métodos complementarios entre sí y la cuantificación del contenido total de flavonoides; a partir de estos resultados se definió la concentración del extracto a emplear en la formulación. Posteriormente, se llevaron a cabo estudios preliminares para la definición de la forma cosmética, que se orientaron a la selección racional de los componentes de un hidrogel y de un oleogel, hasta llegar a un sistema bigel, así como al análisis de su comportamiento fisicoquímico.
Se definió la composición cualicuantitativa del sistema mediante el uso de diseños estadísticos experimentales. Inicialmente, se aplicó un diseño factorial fraccionado con el fin de identificar los factores con mayor incidencia sobre las variables respuesta y, posteriormente, un diseño de optimización tipo Box–Behnken, enfocando el análisis en la viscosidad y la actividad de agua como parámetros críticos para el desempeño del producto. A la formulación final optimizada, se le caracterizó fisicoquímicamente, se le evaluó su estabilidad mediante ciclos térmicos y se le determinó su capacidad antioxidante, en comparación con el extracto original y otros productos del mercado.
La caracterización del extracto etanólico de frutos de P. peruviana evidenció un rendimiento global promedio de 0,45 ± 0,09 %. El análisis químico permitió confirmar la identificación de compuestos fenólicos relevantes asociados a la actividad antioxidante, destacándose la rutina como componente mayoritario. De manera complementaria, los ensayos ABTS, DPPH e inhibición de especies reactivas de nitrógeno confirmaron la capacidad antioxidante y el comportamiento diferencial entre las fases que conforman el extracto. El estudio cinético frente al radical DPPH mostró un ajuste a un modelo de segundo orden (R² = 0,90). Con base en los resultados de la evaluación de la capacidad antioxidante y en el rendimiento limitado del proceso de obtención, se estableció una concentración del extracto cercana al 1 % p/p para el futuro sistema a desarrollar.
En una siguiente fase, mediante los diseños estadísticos experimentales se llegó a la composición de un sistema bigel, en el que se identificó que la fracción oleosa y la concentración del polímero eran los factores con mayor influencia sobre la viscosidad y estabilidad estructural. La formulación final optimizada, empleando como agentes estructurantes goma xantana y cera de girasol, y 2,5 % del extracto en estudio, presentó una viscosidad de 26.670 ± 57 cP y una actividad de agua de 0,9555, en concordancia con las predicciones del modelo estadístico establecido a partir del diseño de optimización. Tras ciclos de estrés térmico, el sistema conservó su integridad estructural y perfil de textura, y mantuvo su capacidad antioxidante. En comparación con productos comerciales e referencia, la formulación presentó parámetros fisicoquímicos y funcionales dentro de los rangos observados en el mercado, consolidando la viabilidad de la formulación desarrollada como un sistema estable, que incluye al extracto etanólico de frutos de Physalis peruviana, con potencial aplicación en el campo cosmético para el cuidado facial con actividad antioxidante. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
The skin acts as a barrier against external agents; however, continuous exposure to ultraviolet radiation and pollution induces the formation of reactive oxygen species, which promote oxidative stress and accelerate skin aging processes. In this context, the use of topical antioxidants has become relevant in the development of cosmetic products. Physalis peruviana has been extensively studied and recognized for its content of secondary metabolites with this biological activity. While the use of some of its fruit extracts as a cosmetic ingredient has been evaluated, its functional application in formulations has been little explored. In this regard, the delivery of active ingredients in gels, including extracts, provides outstanding sensory and stability properties.
This study aimed to contribute to the development of cosmetic formulation with antioxidant activity derived from an ethanolic extract of P. peruviana fruit. Initially, the extract was characterized, including the evaluation of its antioxidant capacity using three complementary methods and the quantification of its total flavonoid content. Based on these results, the concentration of the extract used in the formulation was determined. Subsequently, preliminary studies were conducted to define the cosmetic form. These studies focused on the rational selection of the components of a hydrogel and an oleogel, ultimately leading to a Bigel system, as well as the analysis of its physicochemical behavior. The qualitative and quantitative composition of the system was defined using experimental statistical designs. Initially, a fractional factorial design was applied to identify the factors with the greatest impact on the response variables. Subsequently, a Box-Behnken optimization design was used, focusing the analysis on viscosity and water activity as critical parameters for product performance. The final optimized formulation was physicochemical characterized, its stability was evaluated using thermal cycles, and its antioxidant capacity was determined, in comparison with the original extract and other products on the market.
The characterization of the ethanolic extract of P. peruviana fruit showed an overall average yield of 0.45 ± 0.09%. Chemical analysis confirmed the identification of relevant phenolic compounds associated with antioxidant activity, with rutin standing out as the major component. Additionally, ABTS, DPPH, and reactive nitrogen species inhibition assays confirmed the antioxidant capacity and the differential behavior between the phases that make up the extract. The kinetic study against the DPPH radical showed a fit to a second-order model (R² = 0.90). Based on the results of the antioxidant capacity evaluation and the limited yield of the extraction process, an extract concentration of approximately 1% w/w was established for the future system to be developed.
In a subsequent phase, through experimental statistical designs, a Bigel system was determined, identifying the oil fraction and polymer concentration as the factors with the greatest influence on viscosity and structural stability. The final optimized formulation, using xanthan gum and sunflower wax as structuring agents, and 2.5% of the extract under study, exhibited a viscosity of 26,670 ± 57 cP and a water activity of 0.9555, consistent with the predictions of the statistical model established from the optimization design. After cycles of thermal stress, the system maintained its structural integrity and texture profile and retained its antioxidant capacity. Compared to commercial reference products, the formulation presented physicochemical and functional parameters within the ranges observed in the market, consolidating the viability of the developed formulation as a stable system. This system includes the ethanolic extract of Physalis peruviana fruit, with potential applications in the cosmetic field for facial care with antioxidant activity.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas