Προσδιορισμός χημικών συστατικών και μελέτη βιολογικών δράσεων του είδους Helichrysum italicum, με έμφαση στην in vitro επουλωτική του δράση σε σειρά δερματικών κυττάρων (HaCaT)

Abstract

This doctoral dissertation investigates Helichrysum italicum (immortelle) as a source of bioactive natural products with potential cosmetic and pharmaceutical applications. The research question was formulated in the context of the industrial exploitation of the plant, with particular emphasis on the valorization not only of its essential oils but also of the distillation hydrolates, within a circular economy framework. The study focuses on the analytical and phytochemical characterization of the plant extracts, as well as on their biological evaluation, with special emphasis on their involvement in skin wound-healing mechanisms. Fresh and dried plant material was subjected to steam distillation and hydrodistillation. The composition of the essential oils was determined by GC–MS, while the volatile profile of the dried aerial parts was analyzed using HS-SPME. A higher essential oil yield was observed in the inflorescences, whereas air-drying under ambient conditions resulted in losses of volatile constituents. Nerol acetate and α-pinene were identified as the major components of the essential oils. Antioxidant activity was assessed using the DPPH. assay. The methanolic extract exhibited the lowest IC₅₀ value (2.55 ± 0.24 mg/mL), indicating stronger antioxidant activity compared to the essential oil. Total phenolic content of the methanolic extract was determined using the Folin–Ciocalteu method. LC–MS/MS Orbitrap analysis revealed a rich polyphenolic profile, including caffeoylquinic acids and flavonoids. The wound-healing potential was evaluated using a scratch assay in skin cells. The essential oil (0.2 %) and the concentrated hydrolate (40 %) enhanced cell migration, while carnosine showed the most pronounced effect at a concentration of 10 mM. The combination of essential oil, hydrolate, and carnosine did not demonstrate a synergistic effect. Overall, this dissertation demonstrates that the selection of plant organ and processing method critically determines the chemical profile and bioactivity of H. italicum products, providing a scientific basis for their targeted utilization in cosmetic and pharmaceutical applications within a circular resource valorization approach.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στη διερεύνηση του Helichrysum italicum (ελίχρυσος) ως πηγής βιοδραστικών φυσικών προϊόντων με ενδιαφέρον για καλλυντικές και φαρμακευτικές εφαρμογές. Το ερευνητικό ερώτημα διαμορφώθηκε με αφετηρία τη βιομηχανική αξιοποίηση του φυτού, και ειδικότερα τη δυνατότητα αξιοποίησης όχι μόνο των αιθερίων ελαίων αλλά και των υδρολυμάτων της απόσταξης, στο πλαίσιο μιας προσέγγισης κυκλικής οικονομίας. Η μελέτη εστιάζει στον αναλυτικό και φυτοχημικό χαρακτηρισμό των εκχυλισμάτων του φυτού, καθώς και στη βιολογική τους αξιολόγηση, με έμφαση στη διερεύνηση της συμμετοχής τους σε μηχανισμούς επούλωσης δερματικών τραυμάτων. Φυτικό υλικό σε νωπή και αποξηραμένη μορφή υποβλήθηκε σε ατμαπόσταξη και υδραπόσταξη. Η σύσταση των αιθερίων ελαίων προσδιορίστηκε με GC-MS, ενώ το πτητικό προφίλ του ξηρού υπέργειου μέρους μελετήθηκε με HS-SPME. Διαπιστώθηκε αυξημένη απόδοση αιθερίου ελαίου στις ταξιανθίες, ενώ η ξήρανση σε συνθήκες περιβάλλοντος οδήγησε σε απώλειες πτητικών συστατικών. Το nerol acetate και το α-pinene αναδείχθηκαν ως κύρια συστατικά των αιθερίων ελαίων. Η αντιοξειδωτική δράση προσδιορίστηκε με DPPH.. Το μεθανολικό εκχύλισμα παρουσίασε τη χαμηλότερη τιμή IC₅₀ (2.55 ± 0.24 mg/mL), ξεπερνώντας το αιθέριο έλαιο. Στο μεθανολικό εκχύλισμα πραγματοποιήθηκε επίσης προσδιορισμός ολικών φαινολικών με τη μέθοδο Folin–Ciocalteu. Η ανάλυση LC-MS/MS Orbitrap κατέδειξε πλούσιο πολυφαινολικό προφίλ με καφεϋλοκινικά οξέα και φλαβονοειδή. Η αξιολόγηση της επουλωτικής ικανότητας μέσω scratch assay σε δερματικά κύτταρα έδειξε ότι το αιθέριο έλαιο (0.2 %) και το συμπυκνωμένο υδρόλυμα (40 %) ενίσχυσαν την κυτταρική μετανάστευση, ενώ η καρνοσίνη παρουσίασε τη μεγαλύτερη δράση στη συγκέντρωση 10 mM. Ο συνδυασμός αιθερίου ελαίου, υδρολύματος και καρνοσίνης δεν παρουσίασε συνεργιστική δράση. Συνολικά, η διατριβή τεκμηριώνει ότι η επιλογή φυτικού οργάνου και μεθόδου επεξεργασίας καθορίζει το χημικό προφίλ και τη βιοδραστικότητα των προϊόντων του H. italicum, παρέχοντας επιστημονική βάση για τη στοχευμένη αξιοποίησή τους σε καλλυντικές και φαρμακευτικές εφαρμογές στο πλαίσιο της κυκλικής αξιοποίησης φυσικών πόρων.