A eficácia de protetores solares é determinada por métodos in vivo, que utilizam humanos, tais como: Fator de Proteção Solar (FPS), Immediate Pigment Darkening (IPD), Persistent Pigment Darkening (PPD) e Fator de Proteção UVA (FP-UVA). No entanto, esses parâmetros não refletem os efeitos danosos reais induzidos pela radiação solar sobre as estruturas e componentes celulares, como o DNA, lipídeos e proteínas. O objetivo deste estudo foi desenvolver ensaios in vitro com culturas de células para avaliar o potencial fotoprotetor de protetores solares empregando parâmetros biológicos que são alterados pela radiação UV. A primeira etapa deste estudo consistiu em selecionar a linhagem de células da pele (L929 ou HaCaT) que fornecesse a melhor relação entre dose de UVA ou UVB e o efeito danoso induzido. Este efeito foi quantificado pela medida da viabilidade celular, peroxidação lipídica e geração de espécies reativas de oxigênio (EROs). O melhor modelo de cultura celular foi tratado com protetores solares de duas marcas diferentes com FPSs de 15 a 60, obtidos no mercado local. Amostras dos fotoprotetores foram aplicadas em uma placa de quartzo colocada no topo de uma microplaca preenchida por células. A viabilidade celular e a peroxidação lipídica, medidas em fibroblastos L929, foram os parâmetros mais promissores para avaliar a eficácia de protetores solares expostos à UVB e permitiram discriminar o potencial fotoprotetor de formulações com diferentes FPSs. Por outro lado, a formação de EROs, expressa em queratinócitos HaCaT, provou ser um parametro biológico promissor para discriminar a eficácia de protetores solares com diferentes FPSs ou FPSs/PPDs, expostos à UVA. Atualmente, as empresas estão adicionando aos protetores solares filtros orgânicos que absorvem na região do UVA, principalmente na faixa do UVA-1. Alguns pesquisadores têm demonstrado que o proteoma é o alvo para as EROs induzidas por UVA. Essas EROs diminuem a atividade da calcineurina (Cn), enzima conhecida pelo seu papel no recrutamento de células T. A liberação do ânion fosfato do substrato, pela ação da enzima, reduz com o aumento da exposição da Cn à radiação UVA-1. Desta forma, um método foi desenvolvido com células primárias HDFn para a avaliação da eficácia fotoprotetora de protetores solares na faixa de UVA-1, empregando a medida da atividade da Cn. Os resultados mostraram que a redução da atividade da Cn só foi proporcional a dose de UVA-1 quando o homogeneizado de células HDFn, contendo 417,55 ± 8,79 ?g/mL de proteínas, foi exposto a diferentes doses de UVA-1. Quando as culturas de células foram irradiadas por diferentes doses de UVA-1, não foi observado diminuição da atividade da enzima. Em adição, para maior precisão na medida da atividade enzimática, os homogeneizados, expostos ou não à luz UVA-1 e protegidos ou não por diferentes protetores solares, tiveram que ser diluídos na proporção de 1:2 em tampão ensaio 2x (1:1, v/v), antes da quantificação do fosfato por verde de malaquita. A medida da atividade da Cn mostrou ser um ensaio eficiente para diferenciar fotoprotetores adicionados de filtros orgânicos específicos para faixa de UVA-1 (marca B) daqueles não adicionados desses filtros (marca A). Como também, o ensaio foi capaz de diferenciar os protetores solares da marca B, com diferentes valores de PPD: fotoprotetor com PPD-15 não foi capaz de evitar a redução da atividade enzimática, semelhante ao homogeneizado exposto à luz UVA-1 sem proteção, mas diferenciou dos demais PPDs; PPDs 25 e 41 protegeram a atividade da Cn em 34,53 ± 4,15% e 38,19 ± 5,50%, respectivamente. Assim, os parâmetros biológicos testados neste estudo podem atuar como alternativas complementares para avaliação da eficácia de fotoprotetores. / The effectiveness of sunscreens is usually determined by in vivo methods, which use humans, such as Sun Protection Factor (SPF), Immediate Pigment Darkening (IPD), Persistent Pigment Darkening (PPD) and UVA Protection Factor (UVA-PF). However, these parameters do not reflect the real damaging effects induced by solar radiation on the structures and cellular components as the DNA, lipids and proteins. The aim of this study was to develop in vitro methods with cell culture to assess the photoprotective potential of sunscreens using biological parameters that are changed by UV radiation. The first stage of this study to select the skin cells strain (L929 or HaCaT) that would provide the best relationship between dose of UVA or UVB radiation and induced deleterious effect. This effect was quantified by measuring cell viability, lipid peroxidation and generation of reactive oxygen species (ROS). The best cell culture model was treated with commercial sunscreens two brands with SPF 15- 60, obtained from a local market. Sunscreens samples were applied in a quartz plate placed on top of a microplate filled with cells. The cell viability and lipid peroxidation measured in L929 fibroblasts were the most promising for evaluating the efficacy of sunscreens exposed to UVB radiation and allowed to discriminate the photoprotective potential of formulations with different SPFs. On the other hand, ROS generation expressed in keratinocyte of the HaCaT proved to be a promising biological test for discriminating the effectiveness of sunscreens with different SPFs or SPFs/PPDs exposed to UVA radiation. Currently, companies are adding organic filters in sunscreens that absorb in the UVA region, especially in the UVA-1 range. Some researchers have shown that proteomics is the target for ROS induced by UVA. These ROS decrease the activity of calcineurin (Cn), an enzyme known for its role in T cell recruitment. The release of phosphate anion from substrate by enzyme action, it reduces with increasing exposure of Cn to UVA-1 radiation. Thus, a method was developed with HDFn primary cells for evaluation of photoprotective efficacy of sunscreens in the UVA-1 range, using the measure of Cn activity. The results showed that the reduction of Cn activity was only proportional to the dose of UVA-1 when the HDFn cell homogenate, containing 417.55 ± 8.79 mg/mL protein, was exposed to different doses of UVA-1. When cell cultures were irradiated with different doses of UVA-1, there was no reduction in enzyme activity. In addition, for greater precision in the measurement of enzymatic activity, the homogenates, exposed or not to UVA-1 radiation and protected or not with different sunscreens, they had to be diluted at a ratio of 1:2 in buffer before of phosphate quantification for malachite green. The measure of Cn activity proved to be an efficient test to differentiate photoprotectors added specific organic filters for UVA range (brand B) of those not added these filters (brand A). As well, the assay was able to differentiate the sunscreens of brand B, but with different values of PPD: photoprotector with PPD-15 was not able to prevent the reduction of enzyme activity, similar to the homogenate exposed to UVA light without protection, but differentiated from other PPDs; PPDs 25 and 41 protected the activity of Cn to 34.53 ± 4.15% and 38.19 ± 5.50%, respectively. Thus, the biological parameters tested in this study can serve as additional alternatives for assessing the effectiveness of sunscreens.

A eficácia de protetores solares é determinada por métodos in vivo, que utilizam humanos, tais como: Fator de Proteção Solar (FPS), Immediate Pigment Darkening (IPD), Persistent Pigment Darkening (PPD) e Fator de Proteção UVA (FP-UVA). No entanto, esses parâmetros não refletem os efeitos danosos reais induzidos pela radiação solar sobre as estruturas e componentes celulares, como o DNA, lipídeos e proteínas. O objetivo deste estudo foi desenvolver ensaios in vitro com culturas de células para avaliar o potencial fotoprotetor de protetores solares empregando parâmetros biológicos que são alterados pela radiação UV. A primeira etapa deste estudo consistiu em selecionar a linhagem de células da pele (L929 ou HaCaT) que fornecesse a melhor relação entre dose de UVA ou UVB e o efeito danoso induzido. Este efeito foi quantificado pela medida da viabilidade celular, peroxidação lipídica e geração de espécies reativas de oxigênio (EROs). O melhor modelo de cultura celular foi tratado com protetores solares de duas marcas diferentes com FPSs de 15 a 60, obtidos no mercado local. Amostras dos fotoprotetores foram aplicadas em uma placa de quartzo colocada no topo de uma microplaca preenchida por células. A viabilidade celular e a peroxidação lipídica, medidas em fibroblastos L929, foram os parâmetros mais promissores para avaliar a eficácia de protetores solares expostos à UVB e permitiram discriminar o potencial fotoprotetor de formulações com diferentes FPSs. Por outro lado, a formação de EROs, expressa em queratinócitos HaCaT, provou ser um parametro biológico promissor para discriminar a eficácia de protetores solares com diferentes FPSs ou FPSs/PPDs, expostos à UVA. Atualmente, as empresas estão adicionando aos protetores solares filtros orgânicos que absorvem na região do UVA, principalmente na faixa do UVA-1. Alguns pesquisadores têm demonstrado que o proteoma é o alvo para as EROs induzidas por UVA. Essas EROs diminuem a atividade da calcineurina (Cn), enzima conhecida pelo seu papel no recrutamento de células T. A liberação do ânion fosfato do substrato, pela ação da enzima, reduz com o aumento da exposição da Cn à radiação UVA-1. Desta forma, um método foi desenvolvido com células primárias HDFn para a avaliação da eficácia fotoprotetora de protetores solares na faixa de UVA-1, empregando a medida da atividade da Cn. Os resultados mostraram que a redução da atividade da Cn só foi proporcional a dose de UVA-1 quando o homogeneizado de células HDFn, contendo 417,55 ± 8,79 ?g/mL de proteínas, foi exposto a diferentes doses de UVA-1. Quando as culturas de células foram irradiadas por diferentes doses de UVA-1, não foi observado diminuição da atividade da enzima. Em adição, para maior precisão na medida da atividade enzimática, os homogeneizados, expostos ou não à luz UVA-1 e protegidos ou não por diferentes protetores solares, tiveram que ser diluídos na proporção de 1:2 em tampão ensaio 2x (1:1, v/v), antes da quantificação do fosfato por verde de malaquita. A medida da atividade da Cn mostrou ser um ensaio eficiente para diferenciar fotoprotetores adicionados de filtros orgânicos específicos para faixa de UVA-1 (marca B) daqueles não adicionados desses filtros (marca A). Como também, o ensaio foi capaz de diferenciar os protetores solares da marca B, com diferentes valores de PPD: fotoprotetor com PPD-15 não foi capaz de evitar a redução da atividade enzimática, semelhante ao homogeneizado exposto à luz UVA-1 sem proteção, mas diferenciou dos demais PPDs; PPDs 25 e 41 protegeram a atividade da Cn em 34,53 ± 4,15% e 38,19 ± 5,50%, respectivamente. Assim, os parâmetros biológicos testados neste estudo podem atuar como alternativas complementares para avaliação da eficácia de fotoprotetores. / The effectiveness of sunscreens is usually determined by in vivo methods, which use humans, such as Sun Protection Factor (SPF), Immediate Pigment Darkening (IPD), Persistent Pigment Darkening (PPD) and UVA Protection Factor (UVA-PF). However, these parameters do not reflect the real damaging effects induced by solar radiation on the structures and cellular components as the DNA, lipids and proteins. The aim of this study was to develop in vitro methods with cell culture to assess the photoprotective potential of sunscreens using biological parameters that are changed by UV radiation. The first stage of this study to select the skin cells strain (L929 or HaCaT) that would provide the best relationship between dose of UVA or UVB radiation and induced deleterious effect. This effect was quantified by measuring cell viability, lipid peroxidation and generation of reactive oxygen species (ROS). The best cell culture model was treated with commercial sunscreens two brands with SPF 15- 60, obtained from a local market. Sunscreens samples were applied in a quartz plate placed on top of a microplate filled with cells. The cell viability and lipid peroxidation measured in L929 fibroblasts were the most promising for evaluating the efficacy of sunscreens exposed to UVB radiation and allowed to discriminate the photoprotective potential of formulations with different SPFs. On the other hand, ROS generation expressed in keratinocyte of the HaCaT proved to be a promising biological test for discriminating the effectiveness of sunscreens with different SPFs or SPFs/PPDs exposed to UVA radiation. Currently, companies are adding organic filters in sunscreens that absorb in the UVA region, especially in the UVA-1 range. Some researchers have shown that proteomics is the target for ROS induced by UVA. These ROS decrease the activity of calcineurin (Cn), an enzyme known for its role in T cell recruitment. The release of phosphate anion from substrate by enzyme action, it reduces with increasing exposure of Cn to UVA-1 radiation. Thus, a method was developed with HDFn primary cells for evaluation of photoprotective efficacy of sunscreens in the UVA-1 range, using the measure of Cn activity. The results showed that the reduction of Cn activity was only proportional to the dose of UVA-1 when the HDFn cell homogenate, containing 417.55 ± 8.79 mg/mL protein, was exposed to different doses of UVA-1. When cell cultures were irradiated with different doses of UVA-1, there was no reduction in enzyme activity. In addition, for greater precision in the measurement of enzymatic activity, the homogenates, exposed or not to UVA-1 radiation and protected or not with different sunscreens, they had to be diluted at a ratio of 1:2 in buffer before of phosphate quantification for malachite green. The measure of Cn activity proved to be an efficient test to differentiate photoprotectors added specific organic filters for UVA range (brand B) of those not added these filters (brand A). As well, the assay was able to differentiate the sunscreens of brand B, but with different values of PPD: photoprotector with PPD-15 was not able to prevent the reduction of enzyme activity, similar to the homogenate exposed to UVA light without protection, but differentiated from other PPDs; PPDs 25 and 41 protected the activity of Cn to 34.53 ± 4.15% and 38.19 ± 5.50%, respectively. Thus, the biological parameters tested in this study can serve as additional alternatives for assessing the effectiveness of sunscreens.

O objetivo, no capítulo I deste trabalho, foi desenvolver e validar um novo método espectrofotométrico in vitro para a avaliação da eficácia de protetores solares, o qual pode ser adotado na rotina industrial como uma maneira de identificar desvios de qualidade e garantir a eficácia de protetores solares a cada novo lote produzido. O método proposto é baseado na absorção espectrofotométrica na região do UV (280-400 nm) de uma camada fina de protetor solar aplicada na face externa de uma cubeta de quartzo preenchida com uma solução padrão (SP) que absorve em toda a região do UV, a fim de obter uma medida de área sob a curva (ASC), empregada como valor de referência para cada FPS testado. Para o desenvolvimento do método, foram utilizados protetores solares da mesma marca, com valores de FPS de 15; 20; 30; 40; 50 e 60, o qual foi aplicado sobre a face externa da cubeta a uma concentração de 0,2 mg/cm2. A SP consistiu de uma solução de quercetina (10 ?g/mL) à qual foram adicionadas 6 gotas de solução de AlCL3 6%. A partir do espectro de absorvância de cada amostra na região de UV foi calculado o valor da ASC. O método demonstrou ser reprodutível, robusto e eficaz para controle de qualidade de protetores solares. Outro importante objetivo desse estudo, descrito no capítulo II, foi determinar as condições ótimas para a extração de compostos fenólicos do cranberry em pó utilizando metodologia de superfície de resposta, empregando quatro variáveis independentes: (i) tempo de extração; (ii) proporção planta:solvente; (iii) temperatura e (iv) velocidade de agitação, segundo desenho experimental do tipo Box-Behnken, com análise de três respostas: teor de polifenois totais (TPT); atividade antioxidante (CI50; DPPH) e teor de sólidos totais (TST). As condições ideais obtidas foram: tempo de extração 5 horas; proporção planta:solvente 1:2; velocidade de agitação 80 RPM e temperatura 45°C, correspondendo aos valores preditos de 433,1 mg/g; 0,100 mg/mL e 19,9% para o TPT; CI50 DPPH e TST, respectivamente. Em seguida, o extrato otimizado de cranberry foi avaliado com relação à sua atividade fotoprotetora/fotoquimioprotetora. Os resultados apresentados neste trabalho demonstraram que o extrato otimizado de cranberry apresenta elevado potencial antioxidante ao inibir a quimioluminescência (CI50 de 0,202 ± 0,32 ?g/mL) e reduzir a peroxidação lipídica (CI50 de 32,6 ± 5,8 ?g/mL). No ensaio de DPPH, obteve-se uma CI50 de 136,7 ±6,8 ?g/mL. Reduziu em 41% a peroxidação lipídica em células L929. Além disso, o extrato incorporado a uma formulação gel-creme, apresentou elevado potencial fotoprotetor in vitro. / The chapter I of this work aims to develop and validate a new in vitro spectrophotometric method for assessing the effectiveness of sunscreens, which can be adopted in industrial routine production as a way to identify quality deviations and ensure the effectiveness of sunscreen product. Briefly, the proposed method is based on the spectrophotometric absortion on the UV region (280-400 nm) of a thin layer of sunscreen sample applied on the outside of a quartz cuvette which is filled with a standard solution (SS). The area under the curve of absorption of SS and sunscreen sample is obtained. For the experiment development, it was used sunscreens products of the same brand with SPF values of 15; 20; 30; 40; 50 and 60 which was applied on the cuvette outside at a concentration of 0,2mg/cm2. The reference standard used consisted of a quercetin solution added of AlCl3 6%. From the absorbance of each sample spectrum in UV region was calculated the value of the area under the curve (AUC). The spectrophotometric method developed was effective for confirm SPF sunscreen products produced batch to batch. In the chapter II, were determined the optimal conditions for phenolic compounds extraction from cranberry powder using the surface response methodology with four independent variables: (i) extraction time (hours); (ii) ratio plant : solvent; (iii) temperature and (iv) speed agitation (RPM) , according to Box-Behnken, with analysis of three answers: total polyphenol content (TPC); antioxidant activity (IC50; DPPH) and total solids content (TSC). The ideal conditions obtained were: extraction time 5 hours; ratio plant:solvent 1:2; agitation speed 80 RPM and temperature 45°C, corresponding to the values predicted of 433.1 mg/g; 0,100 mg/ml and 19.9% for TPC; IC50 DPPH and TSC respectively. Then, the optimized cranberry extract was evaluated with respect to its photoprotective/photochemoprotective activity. Preliminary results presented in this paper demonstrate the ability of optimized cranberry extract to scavenge free radicals, with a high antioxidant potential to inhibit satisfactorily chemiluminescence generated in the system xanthine/XOD/luminol; presenting IC50 0.202 ± 0.32 ?g/ml; lipid peroxidation using yolk egg as lipid substrate, with an IC50 of 32.6 ± 5,8 ?g/ml. In DPPH test, the optimized extract showed an IC50 of 136.7 ± 6.8 mg/mL. The extract was also able to reducing UVB radiation-induced damage at the cellular level in fibroblasts mice of L929 line, with a 41% reduction in lipid peroxidation in cells compared to irradiated control.