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Antioxidantes y nanoestructuras lipídicas para prevenir el daño solar en tejidos lipoqueratínicos

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Universitat de Barcelona. Facultat de Farmàcia

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[spa]  La formación de radicales libres en el cabello y la piel debido a una excesiva radiación solar, se asocia principalmente a la presencia de los rayos ultravioleta (UV) aunque la radiación infrarroja (IR) también puede desencadenar reacciones celulares que forman radicales libres y dañan proteínas como el colágeno. La aplicación de antioxidantes sobre la piel y el cabello podría reforzar el sistema antioxidante natural de estos dos tejidos reduciendo el daño causado por la radiación solar. Sin embargo, es necesaria la penetración de los antioxidantes en el tejido para poder esperar un efecto protector. En el caso de la piel, la penetración del tejido supone un reto debido a la función barrera que desempeña el estrato corneo, la capa más superficial de la piel. Además, la eficacia de los antioxidantes se pierde rápidamente debido a su inestabilidad. El uso de vehículos promueve la penetración de activos en la piel y retrasa la degradación de los antioxidantes. Las bicelas son nanoestructuras discoidales de 15- 25 nm de diámetro formadas por fosfolípidos de cadena larga y fosfolípidos de cadena corta. Los bicosomas surgen como una estrategia para proteger las bicelas en entornos de alta dilución acuosa. Para ello, las bicelas son encapsuladas en vesículas formando los sistemas de bicosoma de diámetro alrededor de 200 nm. En trabajos anteriores se ha demostrado la efectividad de las bicelas como vehículos tópicos. En el caso de los bicosomas, las ventajas de su uso tópico no se habían demostrado hasta esta tesis. Los objetivos de esta tesis han sido, por una parte, la optimización de las metodologías para evaluar la oxidación del cabello y la piel provocada por la radiación ultravioleta-visible (UV-VIS) e IR, y por otro lado, el estudio de la interacción de las bicelas y los bicosomas con la piel. Se ha evaluado la capacidad anti-radicalaria de ambos sistemas con y sin antioxidante, y se ha determinado la penetración de los bicosomas en piel normal y expuesta a radiación UV-VIS. Finalmente, se ha estudiado la estabilidad de los vehículos lipídicos frente a radiación UV-VIS, y con el fin de prolongar la eficacia de antioxidantes, se ha evaluado la capacidad de ambos sistemas lipídicos conservando estas moléculas. Las fibras de cabello mostraron un incremento de radicales frente a radiación UV-VIS. Además se observó una notable oxidación de la fracción proteica y lipídica del cabello. Las propiedades como el brillo y el color del cabello también se vieron afectadas bajo radiación UV-VIS. Estas propiedades físico-químicas del cabello se conservaron mediante la aplicación de diferentes formulaciones de antioxidantes provenientes de la alcachofa y del arroz. La aplicación en la piel de bicelas y bicosomas con y sin el antioxidante β-caroteno mostró una capacidad anti-radicalaria frente a radiación UV-VIS, siendo el sistema más efectivo el bicosoma con β-caroteno. La degradación del β-caroteno bajo radiación UV- VIS también disminuye al incluir este antioxidante en las bicelas y los bicosomas. Se demostró una significativa penetración de los bicosomas en piel normal, mientras que la penetración en piel expuesta a radiación UV-VIS fue menor. Se pudo comprobar que el alcance de penetración en la piel era también dependiente de las propiedades físico-químicas de la molécula incorporada en el bicosoma. Se evaluó la capacidad de la radiación IR de formar radicales libres en el cabello y la piel a temperaturas fisiológicas, y se observó un deterioro del colágeno cutáneo en piel expuesta a radiación IR, aunque en este último caso fue necesario elevar la temperatura de la piel hasta los 65ºC. Ambos daños causados por la radiación IR fueron reducidos con un previo tratamiento de la piel con bicosomas incorporando β- caroteno.

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[eng]  Ultraviolet (UV) and infrared radiation (IR) can damage human hair and skin. Antioxidants could avoid the harmful effects of sunlight, but the incorporation of these molecules especially into the skin is difficult due to the barrier function of the superficial layer of this tissue, the stratum corneum (SC). The lipid vehicles are used to facilitate the incorporation of different active compounds in the skin. Bicelles are described as discoidal nanostructures with diameters of approximately 15¬25 nm and a thickness of 5.4 nm formed by long and short alkyl chain phospholipid molecules dispersed in aqueous solution. Bicosomes emerge as strategy to stabilize and protect bicelles encapsulating these nanostructures in liposomes. The aims of this work were the optimization of the techniques in order to quantify the oxidation of hair and skin caused by UV, VIS and IR radiation. Additionally, the evaluation of two antioxidants formulations, coming from artichoke and rice, to reduce the oxidation of the hair, and the incorporation of 13-carotene in bicelles and bicosomes to reduce the oxidation of the skin was evaluated. The results showed the preservation of physical and chemical properties of hair fibers treated with the two antioxidant formulations under UV-VIS radiation. The skin treatment with bicelles and bicosomes incorporating 13-carotene reduced the free radical formation in the skin subjected to UV, VIS and IR radiation. The skin treatment with bicosomes incorporating 13-carotene also preserved the structure of collagen under IR radiation. Moreover, bicelles and bicosomes were useful vehicles stabilizing the 13-carotene under UV-VIS radiation. Bicosome systems were able to penetrate into the skin, and the physical-chemical properties of the actives incorporated in bicosome systems had influence in its penetration into this tissue. In addition, previous irradiation of the skin made skin more impermeable to bicosomes (in vitro experiments).

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Antioxidantes y nanoestructuras lipídicas para prevenir el daño solar en tejidos lipoqueratínicos