Riassunto analitico
A seguito del recente divieto imposto dall’EU di testare prodotti cosmetici finiti o loro ingredienti sugli animali, la necessità di sviluppare metodi in vitro accurati per eseguire test di sicurezza o verificare la permeazione cutanea di sostanze ad uso cosmetico è diventata una priorità. Oltre a ciò, i modelli di permeazione cutanea in vitro si dimostrano utili anche in farmacologia e in tossicologia al fine di ridurre i test eseguiti su animali. La principale criticità che emerge dai dati in vitro ottenuti con questi metodi è la loro possibile correlazione con i dati in vivo e quindi l’identificazione del modello in vitro in grado di meglio simulare le condizioni in vivo. L’Organizzazione Mondiale della Sanità consiglia come standard ottimale nei test di permeazione cutanea l’utilizzo di cute umana ex-vivo, per la sua alta correlazione in vitro/in vivo. Tuttavia, essa è di rado prontamente disponibile, dal momento che la cute umana ex-vivo può essere ottenuta esclusivamente da interventi chirurgici, con difficoltà di reperimento, mentre per quella ottenuta da cadaveri possono intervenire considerazioni etiche. La cute di maiale rappresenta la migliore alternativa a quella umana, per quanto riguarda i test di permeazione cutanea in vitro; varie caratteristiche anatomiche e fisiologiche comuni a entrambe, quali il comportamento alla permeazione, indicano verosimilmente che la pelle di maiale possa rappresentare un modello valido in sostituzione di quella umana. Nella presente ricerca, la permeazione cutanea in vitro del butil-metossidibenzoilmetano (BMDBM), il filtro solare UVA più utilizzato, da un’emulsione O/A è stata studiata selezionando cute di orecchio di maiale o membrane di polipropilene lipofilizzate come modelli di strato corneo (SC), dal momento che l’efficacia della barriera cutanea è conferita dalla parte più esterna della cute, cioè lo strato corneo. Quale strumentazione sono state impiegate Franz cells con fase recettrice idrofila pensata per simulare l’ambiente dei tessuti sottostanti. Considerando il ruolo cruciale rivestito dalla struttura lipidica presente nel cemento intercorneocitario, il processo di lipofilizzazione è stato eseguito immergendo le membrane di polipropilene in squalene o in soluzioni di squalene e acido stearico a varie concentrazioni, in modo da quantificare l’effetto della viscosità della barriera lipidica sulla permeazione di BMDBM. Le differenze riscontrate in termini di velocità di permeazione e quantità permeata di BMDBM, espressa come percentuale della dose iniziale applicata, sono state correlate alla viscosità del mezzo lipofilo, ottenendo una permeazione di circa il 4% utilizzando una membrana impregnata nel mezzo con la più alta concentrazione di acido stearico. Questo modello in vitro di membrana è risultato in grado di riprodurre al meglio la permeazione che ha luogo attraverso la cute dell’orecchio di maiale ex-vivo. Considerando che la quantità di BMDBM che attraversa lo strato corneo e raggiunge l’epidermide vitale è correlata alla frazione recuperata nel corneo stesso, il modello in vitro sviluppato ha permesso, inoltre, di ottenere un’ottima correlazione vitro-vivo sulla base di valutazioni eseguite in precedenza su volontari mediante tape-stripping test.
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Abstract
Since the recent EU prohibition to test finished cosmetic products and cosmetic ingredients on animals, the necessity of developing accurate in vitro methods to assay safety tests or examine skin penetration of cosmetic compounds has become a priority. Moreover, in vitro skin permeation models are useful in toxicology and pharmacology in order to reduce animal testing. The principal issue with the in vitro data obtained from these methods is their correlation to in vivo data and thereby the identification of the in vitro model able to best simulate the in vivo conditions. The WHO advises human excided skin as the gold standard in percutaneous penetration studies for its high in vitro-in vivo correlation. However, it is often non-readily available, since viable skin is only obtainable from surgeries, so the supplies are very limited, while dead skin can be obtained from corpses, but in this case ethical considerations may intervene. Pig skin is the best alternative to human skin in in vitro percutaneous absorption tests; in fact, several anatomical and physiological characteristics common to both of them, i.e. the permeability behaviour, indicate a likelihood that pig skin could serve as a model for the human one.
In the present research, the in vitro percutaneous permeation of butyl methoxydibenzoylmethane (BMDBM), the most widely used UVA absorber, from an O/W emulsion was investigated by selecting pig ear skin and lipophilized hydrophilic polypropylene membranes as the stratum corneum (SC) membrane models, since the effectiveness of the skin barrier underlies the outer layer of the skin, i.e. the SC. Franz diffusion cells filled with a hydrophilic receptor phase intended to mimic the under-skin circulating blood plasma was used. Based on the crucial role of the lipid packing between corneocytes, the lipophilization process was achieved by submerging the polypropylene membranes in squalene or squalene-stearic acid solutions at various concentrations, in order to examine the effect of the lipid barrier viscosity on BMDBM permeation. The differences in BMDBM permeation rates and amounts, expressed as percentages of the applied dose, were related to the viscosity of the lipophilic medium, achieving about 4% of permeation through the membrane soaked into the highest tested stearic acid concentration. This model was found to best predict the permeation behaviour across the ex-vivo pig ear skin. Since the amount that crosses the SC and reaches the deeper viable skin tissues is related to the fraction recovered inside the SC itself, the model may also simulate in vivo data obtained previously on human beings by means of the tape stripping test method.
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