Bioprospecting of medicinal plants with anticancer potential in Brazil: characterization and extraction methods

Isabela Cristina Porto Assumpção
Brunno Almeida de Carvalho e Silva
Marisa Fernandes Mendes

    Isabela Cristina Porto Assumpção

    Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), Instituto de Tecnologia, Departamento de Tecnologia Química.Coordenação de Pós-Graduação em Engenharia Química, BR 465, Km 07, CEP 23890-000, Seropédica, RJ, Brasil.

    He holds a bachelor's degree in Chemical Engineering from the Federal Rural University of Rio de Janeiro, completed in Dec/2019. He worked as a scientific initiation grantee at the Laboratory of Applied Thermodynamics and Biofuels (LTAB), where he researched on the Evaluation of the supercritical fluid in the extraction of oil from the rubber tree and as a pre-treatment of enzymes. From Jan / 2019 to Feb / 2020 she was an intern and, later, an internal sales assistant at the multinational Ruhrpumpen, working in the Application Engineering sector, having as main function the preparation of technical-commercial proposals and selection of hydraulic equipment. She is currently a master's student at UFRRJ, conducting research on the extraction of Brazilian medicinal plants through supercritical CO2 and works as a developer at the company Flopo.

    Brunno Almeida de Carvalho e Silva

    Federal Rural University of Rio de Janeiro

    He has secondary-secondary education at the Technical College of the Rural Federal University of Rio de Janeiro (2017). He is currently a Scientific Initiation Student at the Federal Rural University of Rio de Janeiro. He has experience in the field of Chemical Engineering.

    Marisa Fernandes Mendes

    Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), Instituto de Tecnologia, Departamento de Tecnologia Química.Coordenação de Pós-Graduação em Engenharia Química, BR 465, Km 07, CEP 23890-000, Seropédica, RJ, Brasil.

    holds a degree in Chemical Engineering from the Federal University of Rio de Janeiro (1995), a Master's degree in Chemical Engineering from the Federal University of Rio de Janeiro (1998) and a PhD in Chemical Engineering from the Federal University of Rio de Janeiro (2002). He is currently Associate Professor IV at the Federal Rural University of Rio de Janeiro. Since 2019, she has been Coordinator of the Postgraduate Course in Chemical Engineering and has served as head of the Department of Chemical Engineering from 2009 to 2013, as vice-coordinator of the postgraduate course in chemical engineering from 2008 to 2009 and as vice-coordinator of the undergraduate course in chemical engineering in 2014. Has experience in Chemical Engineering, with emphasis on Thermodynamics, working mainly on the following topics: biofuels, supercritical co2, supercritical extraction, thermodynamic modeling, liquid-vapor and liquid-liquid equilibrium and processes of separation involving different matrices: oil, food, biodiesel, alcohol, etc.


Keywords

Herbal medicines
Antiproliferative activity
Medicinal plants
Supercritical extraction
Bioprospecting

Abstract

Cancer is a worldwide public health issue, and the research has indicated that the number of new cases will reach 29.4 million by 2040. In addition, the uneven spread of the disease will show greater impact in low- and middle-income countries. In this context, the disease growth associated with the adverse effects of the treatments currently used reveals the urgency of evaluating alternative methods to reach this challenge. Thus, the use of medicinal plants is desirable, since they display fewer contraindications, due to the low antiproliferative effect on healthy tissues and high inhibition for several tumor lines. Under the Brazilian perspective, the bioprospecting of plants is promising, because of the high national biodiversity. Therefore, the aim of the present work was to evaluate research’s aspects of bioactive compounds extraction from plant sources, identifying the species, phytochemical profile, and most used extraction techniques. It can be concluded that the use of organic solvents is massive, which impairs the scale-up of the process, and may limit the effective use of phytotherapy’s from medicinal plants on an industrial scale.

References

  1. World Health Organization. WHO report on cancer: setting priorities, investing wisely and providing care for all. World Health Organization. 2020; 149. [Link].
  2. Wild CP, Weiderpass E, Stewart BW. World cancer report: cancer research for cancer prevention. Inter Agen Res Cancer. 2020; 630. [Link].
  3. Souza MVN, Pinheiro AC, Ferreira ML, Gonçalves RSB, Lima CHC. Produtos Naturais em Fase Avançada de Testes Clínicos no Tratamento contra o Câncer Natural Products in Advance Clinical Trials Applied to Cancer. Rev Fitos. 2007; 3:25-42. [Link].
  4. Ferreira RG, Franco LFR. Efeitos colaterais decorrentes do tratamento quimioterápico no câncer de mama: Revisão bibliográfica. Rev Univ Val Rio Verde. 2017; 15(2):633-638. [CrossRef].
  5. Ijaz S, Akhtar N, Khan MS, Hameed A, Irfan M, Arshad MA et al. Plant derived anticancer agents: A green approach towards skin cancers. Biomed Pharmacoth. Elsevier. 2018; 103: 1643-1651. [CrossRef].
  6. Majolo F, Delwing LKOB, Marmitt DJ, Bustamante-Filho IC, Goettert MI. Medicinal plants and bioactive natural compounds for cancer treatment: Important advances for drug discovery. Phytochem Lett. 2019; 31: 196-207. [CrossRef].
  7. Almeida MZ. Plantas medicinais: abordagem histórico-contemporânea. Plantas medicinais: abordagem histórico-contemporânea. 3ª Ed. EDUFBA. 2011; 34-66. [Link].
  8. Newman DJ, Cragg GM. Natural Products as Sources of New Drugs from 1981 to 2014. J Nat Prod. 2016; 79(3): 629-661. [CrossRef].
  9. Brasil. Ministério da Saúde. Política e Programa Nacional de Plantas Medicinais e Fitoterápicos. Secretaria de Ciência, Tecnologia e Insumos Estratégicos, Departamento de Assistência Farmacêutica - Brasília: Ministério da Saúde. 2016; 190. [Link].
  10. Elisabetsky E, Shanley P. Ethnopharmacology in the Brazilian Amazon. Pharmacol Therap. 1994; 64(2): 201-214. [CrossRef].
  11. Žitek T, Dariš B, Finšgar M, Knez Ž, Bjelić D, Hrnčič MK. The Effect of Polyphenolics in Extracts from Natural Materials on Metabolic Activity of Metastatic Melanoma WM-266-4 Cells Appl Sci. 2020; 10(10): 3499. [CrossRef].
  12. Handa SS, Khanuja SPS, Longo G, Rakesh DD. Extraction Technologies for Medicinal and Aromatic Plants. Int Cent Sci High Technol. 2008. [Link].
  13. Haloui I, Meniai AH. Supercritical CO2 extraction of essential oil from Algerian Argan (Argania spinosa L.) seeds and yield optimization. Int J Hydrogen Energy. 2017; 42(17): 12912-12919. [CrossRef].
  14. Gomes DB, Zanchet B, Locateli G, Benvenutti RC, Vechia CAD, Schönell AP et al. Antiproliferative potential of solidagenone isolated of Solidago chilensis. Rev Bras Farmacogn. 2018; 28(6): 703-709. [CrossRef].
  15. Costa AR, Silva JRL, Oliveira TJS, Silva TG, Pereira PS, Borba EFO et al. Phytochemical profile of Anacardium occidentale L. (cashew tree) and the cytotoxic and toxicological evaluation of its bark and leaf extracts. South African J Bot. 2020; 135: 355-364. [CrossRef].
  16. Cunha GOS, Silva DM, Santos ML, Moraes Filho MO, Pessoa CO, Guimarães CJ et al. Chemical constituents and cytotoxic activity of Miconia burchellii Triana (Melastomataceae) leaves. South African J Bot. 2021; 137:345–350. [CrossRef].
  17. Vuolo MM, Batista AG, Biasoto ACT, Correa LC, Maróstica Júnior MR, Liu RH. Red-jambo peel extract shows antiproliferative activity against HepG2 human hepatoma cells. Food Res Int. 2019; 124: 93-100. [CrossRef] [PubMed].
  18. Silva MCBL, Bogo D, Alexandrino CAF, Perdomo RT, Figueiredo PO, Prado PR et al. Antiproliferative activity of extracts of Campomanesia adamantium (Cambess.) O. Berg and Isolated Compound Dimethylchalcone Against B16-F10 Murine Melanoma. J Med Food. 2018; 21(10): 1024-1034. [CrossRef] [PubMed].
  19. Rosales PF, Gower A, Benitez MLR, Pacheco BS, Segatto NV, Roesch-Ely M et al. Extraction, isolation and in vitro evaluation of affinisine from Tabernaemontana catharinensis in human melanoma cells. Bioorg Chem. 2019; 90: 103079. [CrossRef] [PubMed].
  20. Willig JB, Salomón JLDO, Vianna DRB, Moura S, Pilger DA, Buffon A et al. Heliopsis longipes S.F. Blake (Asteraceae) extract causes cell cycle arrest and induces caspase dependent apoptosis against cancer cell lines. South African J Bot. 2019; 125: 251–260. [CrossRef].
  21. Prado LG, Arruda HS, Araujo NMP, Braga LEO, Banzato TP, Pereira GA et al. Antioxidant, antiproliferative and healing properties of araticum (Annona crassiflora Mart.) peel and seed. Food Res Int. 2020; 133: 109168. [CrossRef] [PubMed].
  22. Nascimento KF, Moreira FMF, Santos JÁ, Kassuya CAL, Croda JHR, Cardoso CAL et al. Antioxidant, anti-inflammatory, antiproliferative and antimycobacterial activities of the essential oil of Psidium guineense Sw. and spathulenol. J Ethnopharmacol. 2018; 210:351-358. [CrossRef] [PubMed].
  23. Pereira RM, Ferreira-Silva GA, Pivatto M, Santos LA, Bolzani VS, Paula DAC et al. Alkaloids derived from flowers of Senna spectabilis, (-)-cassine and (-)-spectaline, have antiproliferative activity on HepG2 cells for inducing cell cycle arrest in G1/S transition through ERK inactivation and downregulation of cyclin D1 expression. Toxicol Vitr. 2016; 31: 86-92. [CrossRef] [PubMed].
  24. Grinevicius VMAS, Andrade KS, Ourique F, Micke GA, Ferreira SRS, Pedrosa RC. Antitumor activity of conventional and supercritical extracts from Piper nigrum L. cultivar Bragantina through cell cycle arrest and apoptosis induction. J Supercrit Fluids. 2017; 128: 94-101. [CrossRef].
  25. Silva BG, Fileti AMF, Foglio MA, Ruiz ALTG, Rosa PTV. Supercritical carbon dioxide extraction of compounds from Schinus terebinthifolius Raddi fruits: Effects of operating conditions on global yield, volatile compounds, and antiproliferative activity against human tumor cell lines. J Supercrit Fluids. 2017; 130:10-16. [CrossRef].

Most read articles by the same author(s)

Author(s)

  • Isabela Cristina Porto Assumpção
    Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), Instituto de Tecnologia, Departamento de Tecnologia Química.Coordenação de Pós-Graduação em Engenharia Química, BR 465, Km 07, CEP 23890-000, Seropédica, RJ, Brasil.
  • Brunno Almeida de Carvalho e Silva
    Federal Rural University of Rio de Janeiro
  • Marisa Fernandes Mendes
    Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), Instituto de Tecnologia, Departamento de Tecnologia Química.Coordenação de Pós-Graduação em Engenharia Química, BR 465, Km 07, CEP 23890-000, Seropédica, RJ, Brasil.

Categories

Metrics

  • Article viewed 808 time(s)

How to Cite

1.
Bioprospecting of medicinal plants with anticancer potential in Brazil: characterization and extraction methods. Rev Fitos [Internet]. 2022 Mar. 4 [cited 2024 Nov. 21];16(Supl. 2):156-75. Available from: https://revistafitos.far.fiocruz.br/index.php/revista-fitos/article/view/1251

1. DIREITOS CEDIDOS - A cessão total não exclusiva, permanente e irrevogável dos direitos autorais patrimoniais não comerciais de utilização de que trata este documento inclui, exemplificativamente, os direitos de disponibilização e comunicação pública da OBRA, em qualquer meio ou veículo, inclusive em Repositórios Digitais, bem como os direitos de reprodução, exibição, execução, declamação, recitação, exposição, arquivamento, inclusão em banco de dados, preservação, difusão, distribuição, divulgação, empréstimo, tradução, dublagem, legendagem, inclusão em novas obras ou coletâneas, reutilização, edição, produção de material didático e cursos ou qualquer forma de utilização não comercial.

2. AUTORIZAÇÃO A TERCEIROS - A cessão aqui especificada concede à FIOCRUZ - FUNDAÇÃO OSWALDO CRUZ o direito de autorizar qualquer pessoa – física ou jurídica, pública ou privada, nacional ou estrangeira – a acessar e utilizar amplamente a OBRA, sem exclusividade, para quaisquer finalidades não comerciais, nos termos deste instrumento.

3. USOS NÃO COMERCIAIS - Usos não comerciais são aqueles em que a OBRA é disponibilizada gratuitamente, sem cobrança ao usuário e sem intuito de lucro direto por parte daquele que a disponibiliza e utiliza.

4. NÃO EXCLUSIVIDADE - A não exclusividade dos direitos cedidos significa que tanto o AUTOR como a FIOCRUZ - FUNDAÇÃO OSWALDO CRUZ ou seus autorizados poderão exercê-los individualmente de forma independente de autorização ou comunicação, prévia ou futura.

5. DIREITOS RESERVADOS - São reservados exclusivamente ao(s) AUTOR(es) os direitos morais sobre as obras de sua autoria e/ou titularidade, sendo os terceiros usuários responsáveis pela atribuição de autoria e manutenção da integridade da OBRA em qualquer utilização. Ficam reservados exclusivamente ao(s) AUTOR(es) e/ou TITULAR(es) os usos comerciais da OBRA incluída no âmbito deste instrumento.

6. AUTORIA E TITULARIDADE - O AUTOR declara ainda que a obra é criação original própria e inédita, responsabilizando-se integralmente pelo conteúdo e outros elementos que fazem parte da OBRA, inclusive os direitos de voz e imagem vinculados à OBRA, obrigando-se a indenizar terceiros por danos, bem como indenizar e ressarcir a FIOCRUZ - FUNDAÇÃO OSWALDO CRUZ de eventuais despesas que vierem a suportar, em razão de qualquer ofensa a direitos autorais ou direitos de voz ou imagem, principalmente no que diz respeito a plágio e violações de direitos.

7. GRATUIDADE - A cessão e autorização dos direitos indicados e estabelecidos neste Instrumento será gratuita, não sendo devida qualquer remuneração, a qualquer título, ao autor e/ou titular, a qualquer tempo.

Report an error