ABSTRACT
Title
Biosensori cellulari nella valutazione di nuovi detergenti ecosostenibili
Authors
S. Catino1,3, L. A. Giliberti2, M. P. Rossi2, A. Demonte2, M. F. Caiaffa4, A. Mazzone1,3, G. De Gennaro1,3, L. Macchia2.
1,3Dipartimento di Chimica, Universita’ di Bari – Aldo Moro;
2Cattedra di Allergologia ed Immunologia Clinica, Universita’ di Bari – Aldo Moro;
3Lenviros srl, spin-off dell'Universita' di Bari - Aldo Moro;
4Cattedra di Allergologia ed Immunologia Clinica, Universita’ di Foggia.
1,3Dipartimento di Chimica, Universita’ di Bari – Aldo Moro;
2Cattedra di Allergologia ed Immunologia Clinica, Universita’ di Bari – Aldo Moro;
3Lenviros srl, spin-off dell'Universita' di Bari - Aldo Moro;
4Cattedra di Allergologia ed Immunologia Clinica, Universita’ di Foggia.
Abstract
Le Politiche Europee in materia di sostenibilità ambientale e di impatto sulla salute umana dei prodotti comunemente utilizzati per la detergenza e la cosmesi sono sempre più orientate alla promozione di prodotti definiti “green” e, per questo, richiedono l’impiego e la definizione di metodologie per la valutazione dei parametri tossicologici ed eco-tossicologici, in linea con le recenti normative (REACH, Reg. CE 1907/2006) e riferiti all’intero ciclo di vita dei prodotti.
In questa ottica, fu sviluppato un detergente per uso domestico, a base di sapone Marsiglia, ottenuto per saponificazione basica classica di oli alimentari a basso profilo. In questo lavoro presentiamo dati riguardanti la tossicità del detergente sviluppato, nelle versioni base (NAT-0) ed addizionata (NAT-1) con sorbitolo, acido citrico e scarti di amido, in confronto con altri sei detergenti, utilizzando colture cellulari come biosensori. Delle sei matrici di confronto, due erano costituite da prodotti commerciali standard, convenzionalmente denominati COM-1 e COM-2, due da prodotti dichiarati ecocompatibili, ECO-1 ed ECO-2, e due erano costituite da detergenti di comune uso laboratoristico (SDS e Tween-20).
Le linee cellulari usate furono: la linea NCTC 2544, costituita da cheratinociti umani; la linea epiteliale umana HeLa, derivante da adenocarcinoma di cervice uterina; la linea di origine connettivale fibroblastoide CV-1, ottenuta da cellule di rene di primate; infine, la linea cellulare in sospensione di origine ematopoietica Hl-60, costituita da promielociti umani.
La citotossicità delle matrici di interesse fu studiata in microcolture (2 ml), nelle quali le matrici venivano incluse al seeding a diluizioni scalari, da 1/300 ad 1/100.000. La densità e la vitalità delle colture venivano esaminate in fase stazionaria, previa colorazione vitale con Trypan blue.
Risultati.Per quanto concerne i cheratinociti umani NCTC 2544, il detergente sviluppato (NAT-0) determinò una evidente riduzione (25%) della densità e della vitalità cellulare alla diluizione di 1/3.000, con estinzione delle colture alla diluizione di 1/1.000. Risultati paragonabili furono ottenuti, per quanto riguarda la densità delle colture, con i detergenti commerciali classici e con uno dei detergenti ecocompatibili (ECO-2). Con queste matrici la vitalità della linea cellulare NCTC 2544, alla diluizione di 1/3.000, restava normale, ma si osservava un azzeramento alla diluizione di 1/1.000. Il detergente ECO-1, invece, induceva un chiaro declino della densità cellulare dalla diluizione di 1/10.000. Per quanto riguarda i due detergenti di laboratorio, Tween-20 rivelava una importante citotossicità solo alla diluizione di 1/3.000, mentre SDS determinava un azzeramento di densità e vitalità già alla diluizione di 1/10.000. Il nostro detergente additivato (NAT-1) mostrò una citotossicità significativamente minore non solo rispetto al corrispettivo non additivato, ma anche rispetto a tutte le matrici commerciali esaminate. Sospettiamo che ciò sia dovuto, almeno in parte, all’attività antiossidante dell’acido citrico, contenuto in NAT-1. Simili risultati furono ottenuti con le linee cellulari HeLa, CV-1 e Hl-60. Inoltre, solo con la linea cellulare promielocitica Hl-60, a diluizioni maggiori (1/10.000) fu notato un effetto positivo sulla crescita e sulla vitalità cellulare, speculativamente ascrivibile alla maggiore biodisponibilità dei fattori nutritivi presenti nel medium, elicitata dai detergenti a bassa concentrazione. In conclusione, usando il modello di citotossicità in vitro, basato su biosensori cellulari, abbiamo dimostrato che il nostro detergente ecocompatibile mostra un comportamento sovrapponibile a quello degli altri detergenti in commercio, nella formulazione base (NAT-0) e superiore ai controlli commerciali nella formulazione additivata (NAT-1). Sono in corso ulteriori ricerche basate su un modello commerciale (già convalidato ECVAM) di epidermide umana multistrato, ricostruita in vitro (Episkin).
In questa ottica, fu sviluppato un detergente per uso domestico, a base di sapone Marsiglia, ottenuto per saponificazione basica classica di oli alimentari a basso profilo. In questo lavoro presentiamo dati riguardanti la tossicità del detergente sviluppato, nelle versioni base (NAT-0) ed addizionata (NAT-1) con sorbitolo, acido citrico e scarti di amido, in confronto con altri sei detergenti, utilizzando colture cellulari come biosensori. Delle sei matrici di confronto, due erano costituite da prodotti commerciali standard, convenzionalmente denominati COM-1 e COM-2, due da prodotti dichiarati ecocompatibili, ECO-1 ed ECO-2, e due erano costituite da detergenti di comune uso laboratoristico (SDS e Tween-20).
Le linee cellulari usate furono: la linea NCTC 2544, costituita da cheratinociti umani; la linea epiteliale umana HeLa, derivante da adenocarcinoma di cervice uterina; la linea di origine connettivale fibroblastoide CV-1, ottenuta da cellule di rene di primate; infine, la linea cellulare in sospensione di origine ematopoietica Hl-60, costituita da promielociti umani.
La citotossicità delle matrici di interesse fu studiata in microcolture (2 ml), nelle quali le matrici venivano incluse al seeding a diluizioni scalari, da 1/300 ad 1/100.000. La densità e la vitalità delle colture venivano esaminate in fase stazionaria, previa colorazione vitale con Trypan blue.
Risultati.Per quanto concerne i cheratinociti umani NCTC 2544, il detergente sviluppato (NAT-0) determinò una evidente riduzione (25%) della densità e della vitalità cellulare alla diluizione di 1/3.000, con estinzione delle colture alla diluizione di 1/1.000. Risultati paragonabili furono ottenuti, per quanto riguarda la densità delle colture, con i detergenti commerciali classici e con uno dei detergenti ecocompatibili (ECO-2). Con queste matrici la vitalità della linea cellulare NCTC 2544, alla diluizione di 1/3.000, restava normale, ma si osservava un azzeramento alla diluizione di 1/1.000. Il detergente ECO-1, invece, induceva un chiaro declino della densità cellulare dalla diluizione di 1/10.000. Per quanto riguarda i due detergenti di laboratorio, Tween-20 rivelava una importante citotossicità solo alla diluizione di 1/3.000, mentre SDS determinava un azzeramento di densità e vitalità già alla diluizione di 1/10.000. Il nostro detergente additivato (NAT-1) mostrò una citotossicità significativamente minore non solo rispetto al corrispettivo non additivato, ma anche rispetto a tutte le matrici commerciali esaminate. Sospettiamo che ciò sia dovuto, almeno in parte, all’attività antiossidante dell’acido citrico, contenuto in NAT-1. Simili risultati furono ottenuti con le linee cellulari HeLa, CV-1 e Hl-60. Inoltre, solo con la linea cellulare promielocitica Hl-60, a diluizioni maggiori (1/10.000) fu notato un effetto positivo sulla crescita e sulla vitalità cellulare, speculativamente ascrivibile alla maggiore biodisponibilità dei fattori nutritivi presenti nel medium, elicitata dai detergenti a bassa concentrazione. In conclusione, usando il modello di citotossicità in vitro, basato su biosensori cellulari, abbiamo dimostrato che il nostro detergente ecocompatibile mostra un comportamento sovrapponibile a quello degli altri detergenti in commercio, nella formulazione base (NAT-0) e superiore ai controlli commerciali nella formulazione additivata (NAT-1). Sono in corso ulteriori ricerche basate su un modello commerciale (già convalidato ECVAM) di epidermide umana multistrato, ricostruita in vitro (Episkin).