Los sistemas in vitro de plantas proponen un inmenso potencial para aumentar la producción de metabolitos especializados. Esto se lograa través de la manipulación genética de las vías biosintéticas o la optimización de las condiciones culturales. Por ejemplo, la adición de precursores, inductores y la optimización del medio nutriente.
En los últimos años se ha observado un interés creciente en los extractos de cultivos de células vegetales, que contienen una amplia gama de productos primarios y metabolitos especializados. Estos poseen múltiples actividades beneficiosas para el cuidado de la piel y el cabello .
Alternativamente, las técnicas de biotecnología vegetal, y en particular los sistemas in vitro de plantas, ofrecen una plataforma confiable y sostenible para la bioproducción de metabolitos especializados.
Las principales ventajas del cultivo de células vegetales son su totipotencia y la posibilidad de producir los metabolitos especializados deseados con alto rendimiento y consistencia. Independientemente de las condiciones climáticas con ciclos de producción mucho más cortos.
El proceso se lleva a cabo en condiciones asépticas controladas, como lo definen las buenas prácticas de fabricación. Así se garantizan productos finales seguros que carecen de contaminaciones genéticas o ambientales.
A partir de gran variedad de estudios se han demostrado las propiedades antienvejecimiento, antioxidantes, hidratantes, antiarrugas, antiinflamatorias y cicatrizantes de los extractos o compuestos puros derivados de los sistemas in vitro de las plantas.
Sistemas in vitro de plantas
Dado que los sistemas in vitro de plantas son la fuente de ingredientes activos, son un punto de gran interés para la industria cosmética. Los metabolitos producidos difieren en su naturaleza química, estabilidad y solubilidad.
Debido a esta razón, es de vital importancia utilizar procedimientos de extracción y solventes apropiados para extraer los compuestos de interés.
Los extractos más utilizados en cosméticos son los extractos de la pared celular vegetal, hidrosolubles (extraídos con glicerol) y liposolubles (extraídos con aceites). También extractos ricos en metabolitos deseados y extractos con contenido reducido de compuestos potencialmente tóxicos. Además de eso, los extractos en polvo (con maltodextrina), liposomas, nanoemulsiones y suspensiones también están disponibles.
Los extractos de la pared celular de plantas enteras suelen ser ricos en aminoácidos, péptidos, proteínas y azúcares. Los péptidos pequeños, especialmente los ricos en aminoácidos como la glicina, la prolina y la hidroxiprolina, inducen diversos mecanismos de respuesta de defensa en la piel de los mamíferos. Las proteínas de la pared celular de las plantas son similares al colágeno en los animales y son ingredientes preferidos para los productos cosméticos, ya que son mucho más seguros para los humanos.
Efectos de los metabolitos
Los aminoácidos son directamente responsables del efecto de hidratación de la piel, ya que son el componente principal del factor hidratante natural (NMF).
Los extractos de la pared celular de toda la planta contienen azúcares (hexosas, pentosas y oligosacáridos), que también pueden promover el efecto antienvejecimiento de la piel. Además mejorar su hidratación y suprimir los procesos inflamatorios.
Las mezclas de péptido / azúcar son capaces de aumentar la síntesis y la estabilidad del colágeno, mejorar las funciones de protección y reparación del ADN. De la misma manera que atenuar los cambios oxidativos en las células humanas cultivadas.
Los extractos hidrosolubles contienen aminoácidos, péptidos y diferentes clases de polifenoles, como ácidos fenólicos, flavonoides y antocianinas.
Un ejemplo de extracto liposoluble es el obtenido de Rubus ideaus., una suspensión celular que contiene ácidos fenólicos y una amplia gama de ácidos grasos. Estos ácidos grasos son también los componentes primarios de la película protectora epidérmica hirdrolípica y tienen un papel clave en la hidratación y las respuestas reparadoras en la piel.
Los sistemas in vitro de plantas se usan con frecuencia para obtener extractos enriquecidos en moléculas específicas obtenidas durante su cultivo en condiciones sumergidas. Por ejemplo, fitoeno (con propiedades de protección UVB), resveratrol, oxiresveratrol y milberosida A (que posee efecto inhibidor de tirosinasa). También verbascosido (con propiedades antiinflamatorias y cicatrizantes) y arbutina (con inhibición de la tirosinasa y actividad de blanqueamiento) se produjeron utilizando sistemas in vitro de plantas.
Los extractos obtenidos de los sistemas in vitro de plantas utilizados en cosmética se consideran seguros. Por lo que es importante que no contengan sustancias con potencial efecto tóxico o alérgico.
Producción a pequeña y gran escala de ingredientes cosméticos
El cultivo basado en biorreactores y la ampliación a la producción a gran escala es la etapa final para la biosíntesis de los metabolitos deseados. Los sistemas in vitro de plantas tienen el potencial de proporcionar una producción a bajo costo de diversos productos derivados de plantas. Sin embargo, su producción a gran escala se ve desafiada por varias barreras biológicas. Estas incluyen el tamaño celular, el bajo rendimiento de metabolitos, la heterogeneidad celular y la inestabilidad genética, entre otras. El crecimiento lento da como resultado una productividad baja e inestable. Para evitarlo, el diseño del biorreactor y los parámetros de cultivo deben optimizarse y garantizar una mezcla adecuada, intercambio de gases y homogeneidad.
Debido al rápido desarrollo de la industria cosmética y las tendencias recientes en el Mercado Cosmético, ha habido una gran demanda de productos nuevos y seguros. Los procesos biotecnológicos, basados en el cultivo in vitro de células vegetales, son una fuente insustituible de ingredientes bioactivos, producidos bajo condiciones controladas en ausencia de contaminantes y con una calidad constante.
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