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Publicação
Valorization of the medicinal endemism Limonium algarvense Erben by biotechnological tools
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Resumo(s)
O presente estudo teve como principal objetivo investigar o potencial biotecnológico de Limonium algarvense, uma espécie halófita endémica do sudoeste da Península Ibérica, com enfoque na avaliação do potencial cosmético dos seus compostos bioativos. A investigação foi desenvolvida em três eixos principais: (1) caracterização fitoquímica e avaliação da atividade biológica de extratos obtidos a partir de sementes; (2) estabelecimento e elicitação de culturas de calos para produção de metabolitos secundários; e (3) desenvolvimento de protocolos de propagação in vitro para fins de conservação. Extratos de sementes como fonte de ingredientes cosméticos Embora as flores e folhas de L. algarvense tenham sido previamente estudadas, este trabalho constitui o primeiro relato sobre o potencial cosmético das suas sementes. Foram obtidos extratos aquosos, etanólicos, acetónicos e de acetato de etilo mediante extração assistida por ultrassons (1:40 p/v, 30 min). Os extratos foram avaliados quanto às suas atividades antioxidante, quelante de metais, inibitória de enzimas dermatologicamente relevantes (tirosinase, lipase e elastase) e citotoxicidade. Os resultados demonstraram que o extrato aquoso apresentou a maior atividade antioxidante, com valores de EC₅₀ de 0,296 mg/mL (DPPH), 0,506 mg/mL (ABTS) e 0,230 mg/mL (FRAP), além de significativa atividade quelante de cobre (EC₅₀ = 0,678 mg/mL). No que respeita à inibição enzimática, apenas o extrato aquoso demonstrou capacidade inibitória significativa sobre a tirosinase (EC₅₀ = 0,450 mg/mL), enzima-chave no processo de hiperpigmentação cutânea. Ensaios de citotoxicidade demonstraram que os extratos de sementes não apresentaram toxicidade significativa. As linhas celulares HepG2, RAW 264.7 e S17 mantiveram uma viabilidade superior a 80% quando tratadas com 100 μg/mL de extrato.
A análise fitoquímica revelou que o extrato aquoso continha os teores mais elevados de fenóis totais (115,5 mg equivalentes de ácido gálico/g de extrato seco) e taninos condensados (76,3 mg equivalentes de catequina/g de extrato seco), enquanto o extrato etanólico apresentou maior conteúdo de flavonoides (62,3 mg equivalentes de quercetina/g de extrato seco). A análise metabolómica por LC-ESI-HRMS/MS identificou 42 compostos no extrato aquoso, sendo predominantes flavonoides como apigenina-7-O-glucuronídeo, quercetina e miricetina, bem como aminoácidos como a prolina. Esta composição justifica as atividades biológicas observadas, uma vez que os flavonoides são conhecidos pelas suas propriedades antioxidantes e inibitórias da tirosinase. Estabelecimento e elicitação de culturas de calos Com o objetivo de desenvolver uma alternativa sustentável à extração convencional, foram estabelecidas culturas de calos a partir de explantes foliares em meio MS suplementado com 1 mg/L de picloram. A curva de crescimento celular apresentou uma fase exponencial entre 0–28 dias, com taxa específica de crescimento (μ) de 0,04 g/dia e tempo de duplicação (td) de 16,43 dias.
A elicitação com extrato de levedura (YE 50 mg/L) promoveu um aumento significativo na acumulação de fenóis totais (25,6 mg equivalentes de ácido gálico/g peso seco), flavonoides (12,5 mg equivalentes de quercetina/g peso seco) e proteínas solúveis (30,04 mg/g peso seco). Por outro lado, o ácido salicílico (SA 100 μM) induziu uma maior acumulação de prolina (8,61 μmol/g peso seco). A análise metabolómica dos calos elicitados revelou a presença de compostos de interesse cosmético, incluindo ácidos hidroxibenzóicos glicosilados e derivados de cumarinas, que não foram detetados nos calos não elicitados (controlo). Estes resultados destacam o potencial da elicitação como ferramenta para modular o perfil metabólico de L. algarvense. Propagação in vitro e aclimatização Para fins de conservação, foram desenvolvidos protocolos de micropropagação utilizando meristemas apicais como explantes. O meio MS suplementado com 2,5 mg/L de KIN e 0,1 mg/L de NAA promoveu a multiplicação de rebentos com morfologia normal. O enraizamento foi otimizado mediante ensaios com diferentes concentrações de meio MS (integral, ½ e ¼) suplementado com carvão ativado (1 g/L). Os melhores resultados foram obtidos no meio MS integral, com 34,76% de enraizamento após 48 dias de cultivo. No entanto, a fase de aclimatização apresentou uma baixa taxa de sobrevivência (7,69%), evidenciando a necessidade de otimizar as condições de transição para o ambiente ex vitro. Conclusões e perspectivas
Os resultados deste trabalho demonstram que:
1. As sementes de L. algarvense constituem uma fonte promissora de compostos bioativos com potencial aplicação em cosméticos, particularmente em formulações antioxidantes e despigmentantes.
2. A elicitação de culturas de calos representa uma estratégia eficaz para aumentar a produção de metabólitos secundários de interesse, reduzindo a pressão sobre populações naturais desta espécie ameaçada.
3. A micropropagação in vitro mostra-se viável para fins de conservação, embora seja necessário otimizar os protocolos de aclimatização.
Como perspetivas futuras, recomenda-se: (i) investigar o potencial dos compostos identificados em modelos celulares de pele humana; (ii) otimizar sistemas de cultivo em biorreatores para produção em larga escala; e (iii) testar bioestimulantes durante a aclimatização para melhorar as taxas de sobrevivência.
Este estudo contribui significativamente para a valorização sustentável de L. algarvense, integrando abordagens de química de produtos naturais e biotecnologia vegetal, com potenciais aplicações na indústria cosmética.
This study explores the biotechnological valorisation of Limonium algarvense, an endemic halophyte from the southwestern Iberian Peninsula, for cosmetic applications. Three main axes were addressed: (i) phytochemical and biological evaluation of seed extracts, (ii) elicitation of callus cultures to enhance metabolite production, and (iii) development of in vitro propagation protocols. The aqueous seed extract exhibited the highest antioxidant activity with EC₅₀ values of 0.296 mg/mL (DPPH), 0.506 mg/mL (ABTS), and 0.230 mg/mL (FRAP), as well as copper chelation (EC₅₀ = 0.678 mg/mL) and tyrosinase inhibition (EC₅₀ = 0.450 mg/mL). It also had the highest phenolic content (115.5 mg GAE/g), condensed tannins (76.3 mg CE/g), and contained flavonoids such as quercetin and apigenin derivatives. Metabolomic analysis by LC-ESI-HRMS/MS identified 42 compounds in seed extracts, including flavonoids and proline. Callus cultures elicited with yeast extract (50 mg/L) accumulated 25.6 mg GAE/g of phenolics and 12.5 mg QE/g of flavonoids, while salicylic acid (100 μM) induced 8.61 μmol/g of proline. Metabolomic analysis of elicited calli revealed compounds absent in controls, such as glycosylated hydroxybenzoic acids and coumarin derivatives. Cytotoxicity assays on HepG2, RAW 264.7, and S17 cell lines showed cell viability >80% at 100 μg/mL, indicating low toxicity. In vitro propagation achieved 34.76% rooting in MS medium supplemented with 1 g/L activated charcoal, although acclimatization success remained low (7.69%). These findings support the sustainable use of L. algarvense in cosmetics and conservation through biotechnological strategies.
This study explores the biotechnological valorisation of Limonium algarvense, an endemic halophyte from the southwestern Iberian Peninsula, for cosmetic applications. Three main axes were addressed: (i) phytochemical and biological evaluation of seed extracts, (ii) elicitation of callus cultures to enhance metabolite production, and (iii) development of in vitro propagation protocols. The aqueous seed extract exhibited the highest antioxidant activity with EC₅₀ values of 0.296 mg/mL (DPPH), 0.506 mg/mL (ABTS), and 0.230 mg/mL (FRAP), as well as copper chelation (EC₅₀ = 0.678 mg/mL) and tyrosinase inhibition (EC₅₀ = 0.450 mg/mL). It also had the highest phenolic content (115.5 mg GAE/g), condensed tannins (76.3 mg CE/g), and contained flavonoids such as quercetin and apigenin derivatives. Metabolomic analysis by LC-ESI-HRMS/MS identified 42 compounds in seed extracts, including flavonoids and proline. Callus cultures elicited with yeast extract (50 mg/L) accumulated 25.6 mg GAE/g of phenolics and 12.5 mg QE/g of flavonoids, while salicylic acid (100 μM) induced 8.61 μmol/g of proline. Metabolomic analysis of elicited calli revealed compounds absent in controls, such as glycosylated hydroxybenzoic acids and coumarin derivatives. Cytotoxicity assays on HepG2, RAW 264.7, and S17 cell lines showed cell viability >80% at 100 μg/mL, indicating low toxicity. In vitro propagation achieved 34.76% rooting in MS medium supplemented with 1 g/L activated charcoal, although acclimatization success remained low (7.69%). These findings support the sustainable use of L. algarvense in cosmetics and conservation through biotechnological strategies.
Descrição
Palavras-chave
limonium algarvense phenolics callus culture elicitation metabolomic profiling in vitro propagation