| Summary: | Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) === Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná === Os curcuminóides são compostos fenólicos presentes nos rizomas da Curcuma longa L.. Eles possuem propriedades de interesse para as indústrias farmacêutica e de alimentos, porém têm seu uso limitado pela baixa solubilidade em água. Uma forma de aumentar sua solubilidade e estabilidade a fatores externos é encapsulando-os em matrizes poliméricas biocompatíveis. Entretanto, processos de extração e encapsulação conduzidos separadamente requerem tempo e recursos, elevando os custos de obtenção das nanopartículas e reduzindo sua aplicação. Assim, o objetivo deste trabalho foi obter nanopartículas de curcuminóides encapsulados em poli(vinil pirrolidona) (PVP) oncomitantemente ao processo de extração destes do rizoma da Curcuma longa L.. As condições de extração e encapsulação foram otimizadas por meio de um Delineamento Central Composto Rotacional, sendo selecionadas como variáveis independentes temperatura, percentual de etanol no solvente e massa de encapsulante (PVP). Os curcuminóides extraídos (bisdemetoxicurcumina, demetoxicurcumina e curcumina) e sua solubilidade em água (utilizados como variáveis dependentes no planejamento) foram quantificados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. As nanopartículas obtidas na condição ótima foram caracterizadas pelas técnicas de Calorimetria Diferencial de Varredura, Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier, Microscopia Eletrônica de Transmissão e Difração de Raios-X. Os percentuais de extração e solubilidade em água dos pigmentos curcuminóides, quantificados após o planejamento experimental, foram ajustados a equações quadráticas, resultando em 8 modelos estatisticamente significativos (p < 0,05). Foram empregadas funções de desejabilidade para a otimização simultânea das respostas avaliadas. A condição experimental ótima encontrada foi: 29,9°C, 99% de solvente etanol e 15,38 mg de PVP. Neste ponto foram previstos para a solubilidade em água 0,0015 mg.mgcúrcuma-1 de bisdemetoxicurcumina, 0,0014 mg.mgcúrcuma-1 de demetoxicurcumina e 0,0038 mg.mgcúrcuma-1 de curcumina e para o percentual de extração, 10,9% de curcuminóides totais. A caracterização das nanopartículas produzidas nas condições ótimas demonstrou que a estrutura física dos curcuminóides foi alterada de cristalina para amorfa, além de terem sido identificadas interações químicas entre os curcuminóides e o encapsulante (PVP), o que sugere que a encapsulação foi eficiente. Nos ensaios biológicos, as nanopartículas de curcuminóides inibiram significativamente a atividade in vitro de cérebro de ratos das enzimas acetilcolinesterase (AChE) (12% de inibição para 50 μM) e glutationa S-transferase (GST) (30% de inibição para 5 μM). Dessa forma, foi possível otimizar a extração e encapsulação simultânea dos curcuminóides da cúrcuma, facilitando o processo de obtenção de nanopartículas destes compostos. As nanopartículas, de uma forma geral, apresentaram ação moduladora sobre as enzimas dos sistemas colinérgico e antioxidante endógeno, mesmo quando dispersas em água, apesar da hidrofobicidade dos curcuminóides. === Curcuminoids are phenolic compounds found in Curcuma longa L. rhizomes, which present interesting properties for pharmaceutical and food industries. However, their application is limited due to their poor water solubility. Enhanced solubility and stability of these compounds to external factors may be achieved by encapsulation techniques using biocompatible polymers. Nevertheless, application is still difficult due to high time consumption, resources and high costs when extraction and encapsulation processes are conducted separately. The objective of this work was to produce curcuminoids-loaded polyvinylpyrrolidone (PVP) nanoparticles during their extraction from Curcuma longa L. rhizomes. Optimization of the experimental conditions was performed by the Central Composite Design (CCD) methodology. Temperature, ethanol percentage in the solvent and encapsulant mass (PVP) were selected as independent variables. Quantification of the extracted curcuminoids (curcumin, demethoxycurcumin and bisdemethoxycurcumin) and their water solubility were determined by High Performance Liquid Chromatography. Characterization of nanoparticles obtained under the optimal conditions was performed by Differential Scanning Calorimetry, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Transmission Electron Microscopy and X-Ray Diffraction. The extraction yield and water solubility of the curcuminoids, quantified after the experimental design were fitted to quadratic models resulting in eight statistically significant regressions (p < 0.05). Desirability functions were used for the simultaneous optimization of the responses. The optimized experimental conditions were 29.9°C, 99% ethanol and 15.38 mg PVP. At this point, the predicted responses were 0.0015 mg.mgturmeric-1 for bisdemethoxycurcumin solubility, 0.0014 mg.mgturmeric-1 for demethoxycurcumin solubility, 0.0038 mg.mgturmeric-1 for curcumin solubility and 10.9% extraction yield for total curcuminoids. Characterization of the nanoparticles produced under the optimal conditions revealed that the physical state of curcuminoids was modified from crystalline to amorphous and chemical interactions between curcuminoids and encapsulant were detected, which strongly suggests their encapsulation. Biological assays revealed that curcuminoids nanoparticles significantly inhibited the in vitro activities of acetylcholinesterase (AChE) (12% inhibition for 50 μM) and glutathione S-transferase (GST) (30% inhibition for 5 μM), from rat brain tissue. It was possible to simultaneously extract and encapsulate the curcuminoids from turmeric demonstrating that curcuminoids may act in the cholinergic and endogenous antioxidant systems despite their hydrophobicity.
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