In vitro effect on the proteolytic activity of papain with proteins of the skin as substrate. (17th August 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Trevisol, Thalles Canton; Henriques, Rosana Oliveira; Cesca, Karina; Souza, Ana Júlia Antunes; Furigo, Agenor
• Is Part Of: International journal of cosmetic science. Volume 44:Number 5(2022)
• Page Start: 542
• Page End: 554
• Publication Date: 2022-08-17
• Subjects: biotechnology -- formulation/stability -- skin structure -- statistics; Cosmetics -- Periodicals; 668.5505
• DOI: 10.1111/ics.12805
• Languages: English
• ISSNs: 0142-5463

Abstract

Abstract: Objective: This work aims to evaluate the effects of enzyme concentration, pH, temperature and time course degree of hydrolysis (DH) of papain regarding further development of pharmaceutical and cosmetic formulations. Methods: The hydrolysis of casein, collagen, keratin and porcine skin at pH and temperature ranges of the human skin was evaluated. Also, low contact times of enzyme–substrate were studied. The incorporation of 3mM of cysteine improved the caseinolytic (PU), collagenolytic (CU) and keratinolytic (KU) activities of papain. Results: In general, the increase from 0.1 to 1.0 or 2.0 mgmL −1 of papain improved PU, CU and KU. When 2.0 mgmL −1 of papain was used, the highest DH of casein, collagen and keratin was obtained at 240min (14%, 35% and 6% respectively). The decrease in pH and temperature reduced all proteolytic activities, but papain maintained at least 50% and 40% of its activity at 26°C and pH 4.5 respectively. Scanning electron micrographs of the surface of the skin showed that papain application had exfoliating activity. Conclusion: This preformulation study demonstrated that papain concentration, time of application and pH of the product should be evaluated when developing a product to promote the hydrolysis of the proteins of the skin. Abstract : In this paper, we demonstrated that papain can hydrolyse the skin proteins, aiming for a topical application. Our results suggested that the enzyme can act at pH and temperature ranges of the human skin at low contact times and that the evaluation of enzyme concentration and activators are important when developing a topical formulation of this enzyme. Moreover, in vitro micrographs of skin hydrolysis showed the exfoliation activity of papain. Résumé: Objectif: Ce travail vise à évaluer les effets de la concentration d'enzyme, du pH, de la température et du degré d'hydrolyse (DH) de la papaïne concernant le développement ultérieur de formulations pharmaceutiques et cosmétiques. Méthodes: L'hydrolyse de la caséine, du collagène, de la kératine et de la peau porcine à des plages de pH et de température de la peau humaine a été évaluée. De plus, des faibles temps de contact enzyme‐substrat ont été étudiés. L'incorporation de 3mM de cystéine a amélioré les activités caséinolytiques (PU), collagénolytiques (CU) et kératinolytiques (KU) de la papaïne. Résultats: En général, l'augmentation de 0, 1 à 1, 0 ou 2, 0 mg.mL −1 de papaïne a amélioré la PU, la CU et la KU. Lorsque 2, 0 mg mL −1 de papaïne ont été utilisés, les DH les plus élevées de caséine, de collagène et de kératine ont été obtenues à 240 min (14, 35 et 6 %, respectivement). La diminution du pH et de la température a réduit toutes les activités protéolytiques, mais la papaïne a maintenu au moins 50 et 40 % de son activité à 26 °C et pH 4, 5, respectivement. Des micrographies obtenues par microscopie électronique à balayage de la surface de la peau ont montré que l'application de la papaïne avait une activité exfoliante. Conclusion: Cette étude de pré‐formulation a démontré que la concentration de papaïne, le temps d'application et le pH du produit doivent être évalués lors du développement d'un produit pour favoriser l'hydrolyse des protéines de la peau.