Estudio del efecto de nanopartículas de sílice conjugadas con ácido carmínico como estabilizantes de vitamina E y vitamina A en emulsiones “pickering o/w”

Abstract

Los materiales híbridos constituidos por pigmentos naturales y sintéticos incorporados a matrices inorgánicas, son de gran interés para la industria química, cosmética y alimentaria, pues se ha demostrado que mejoran la resistencia y estabilidad química de los pigmentos. Uno de los pigmentos más utilizado en la industria cosmética, corresponde al ácido carmínico, compuesto polifenólico de origen natural que otorga a los productos que lo contienen, un característico color rojo y además, otorgaría protección frente a la oxidación. Diversos estudios muestran que es posible la adsorción y conjugación entre polifenoles naturales, con actividad antioxidante, y nanomateriales de sílice, sin perder la capacidad antioxidante del polifenol, ni estabilidad de este nanomaterial. El objetivo de este trabajo es preparar y caracterizar un nanomaterial bifuncional, antioxidante y colorante, basado en una nanopartícula de sílice core-shell, con un centro de sílice sólido (core) y una capa externa (shell) mesoporosa. La capa mesoporosa se modificó con un grupo aminopropil, y posteriormente se conjugó con ácido carmínico (CA), Luego, ésta fue incorporada en una emulsión o/w para evaluar sus propiedades como colorante y capacidad antioxidante, determinando una mejora en la estabilidad química de un compuesto biactivo incorporado en la fase oleosa del sistema, utilizando, en este caso, vitamina E como modelo lipofílico. Uno de los ámbitos de estudio de las nanopartículas de sílice son las emulsiones de “Pickering”, emulsiones estabilizadas mediante partículas sólidas, en este caso nanopartículas de sílice, capaces de ubicarse en la interfase. Una de las ventajas de las nanopartículas core-shell de sílice, es que el centro sólido otorga una densidad suficiente, que permite a la nanopartícula mantener su ubicación en la interfase de la emulsión. Otra ventaja, es la capacidad que tiene la capa mesoporosa modificada, de inmovilizar, mediante la adsorción o la formación de un enlace covalente a compuestos bioactivos. El enlace covalente, entre el CA y el grupo aminopropil, se obtuvo utilizando EDC/NHS como activantes, obteniendo nanopartículas esféricas de tamaño homogéneo igual a 182 nm. Al adicionar el nanomaterial en la emulsión, esta adquirió un atractivo color rosado. Al evaluar la capacidad antioxidante de este sistema, se observó una disminución en el consumo vitamina E, permitiendo considerar este nanomaterial, como nanoexcipiente bifuncional, capaz de conferir propiedades antioxidantes y color

Hybrid materials constituted by natural and synthetic dyes incoporated into inorganic matrices, have been of great interest for the chemical, cosmetic and food industry.These materials have been shown to be able to improve the resistance and chemical stability of the dyes by several studies. An important dye used by the cosmetic industry is the carminic acid (CA), a natural polyphenolic compound that confers a characteristic red color to the products, and also would provide protection against oxidation. Several studies show that the adsortion and grafting between natural polyphenols with antioxidant capacity, and silica nanomaterial is possible, without loosing the polyphenol antioxidant activity or stability. The aim of this work is to prepare and characterize a bifunctional dye-antioxidant nanomaterial based carminic acid (CA) decorated solid core-mesoporous shell silica nanoparticles. The CA nanoparticles were incorporated into an o/w emulsion containing vitamin E as lipophilic bioactive compound, and its properties as a dye and as an antioxidant chemical stabilization capacity was evaluated, by determining the vitamin E consumption with and without the addition of the CA nanomaterial, under forced temperature and oxidation conditions. Silica nanoparticles have been largely used to stabilize Pickering emulsions, which are stabilized by the presence at the interface of solid particles instead of a surfactant. One of the advantages of the core-shell silica nanoparticles is the solid core providing enough density to allow the nanoparticle to remain at the emulsion interface. Another advantage is that the mesoporous shell improves the immobilization, either by adsorption or by covalent linking of: dyes, antioxidants, drugs or other bioactive compounds, adding a new function to the nanoparticle. Grafting of carminic acid (CA) to core-shell nanoparticles was achieved by using EDC/NHS as coupling agents. The resulting nanoparticles were spherical and homogeneously sized, (around 182 nm of diameter). A notorious change of emulsion color was observed when the nanomaterial was added. The nanomaterial incorporation also improved chemical stability. The decrease of vitamin E consumption, demonstrated a considerable antioxidant effect for the developed nanomaterial. These results allow to consider this nanomaterial as a bifunctional dye-antioxidant nanoexcipient when incorporated into a w/o emulsion