A comparison of the in vitro permeation of 3‐O‐ethyl‐l‐ascorbic acid in human skin and in a living skin equivalent (LabSkin™). (25th December 2020) - Iliopoulos, Fotis; Chapman, Alex; Lane, Majella E.
Abstract : OBJECTIVES: The safety assessment of personal care products often entails determining dermal absorption of their ingredients. Such experiments are typically performed in human or animal skin in vitro ; however, ethical and safety considerations are associated with obtaining these tissues. Several human skin equivalent models (HSEs) have been developed as alternatives to human tissue. The barrier function of such models however, is normally less developed than human skin. Here, we examine the permeability of the HSE LabSkin TM to a model compound, 3‐O‐ethyl‐l‐ascorbic acid (EA) compared with human skin. METHODS: Skin uptake and permeation of EA was investigated in vitro using heat‐separated human epidermis and LabSkin TM . Finite dose (5 μL cm ‐2 ) Franz‐diffusion studies were conducted using 2 % ( w/w ) EA in a ternary solvent mixture comprising propylene glycol (PG), propylene glycol monolaurate (PGML), and isopropyl myristate (IPM). These excipients are commonly used in cosmetic products and they have been reported to promote permeation of EA in a different model, namely porcine skin. RESULTS: Permeation of EA through LabSkin TM was evident from 2 h; however, EA permeation in human skin was not detected until 5 h. Similar amounts of EA permeated through the two membranes at time points 8, 10, 12 and 24 h ( p > 0.05). The cumulative amounts of EA delivered through LabSkin TM at 24 h were 41.3 ± 2.0 µg cm −2, corresponding to 55.1 ± 1.8 % of the applied dose. Similar amounts permeated across human skin, 49.4 ± 4.1 µg cm −2, accounting for 58.0 ± 4.2 % of the dose applied ( p > 0.05). CONCLUSION: The permeation of EA in LabSkin TM compared well with results for human epidermis in terms of the permeation profiles and the cumulative amounts of EA that permeated. The data suggest that the skin barrier of the two models was similar with regard to their overall permeability to the hydrophilic active EA. The findings are promising for the use of LabSkin TM as a surrogate for human skin in permeability testing. Future studies will focus on exploring the reproducibility and robustness of LabSkin TM for delivery of other actives that span a range of physicochemical properties. Abstract : Résumé: Objectifs: L'évaluation de la sécurité des produits de soins personnels implique souvent de déterminer l'absorption cutanée de leurs ingrédients. Ces expérimentations sont généralement réalisées in vitro sur la peau humaine ou animale ; cependant, des considérations éthiques et de sécurité sont associées à l'obtention de ces tissus. Plusieurs modèles équivalents de peau humaine (Human Skin Equivalent, HSE) ont été développés comme alternatives au tissu humain. La fonction barrière de ces modèles est cependant normalement moins développée que la peau humaine. Ici, nous examinons la perméabilité du HSE LabSkin™ à un composé modèle, l'acide 3‐O‐éthyl‐l‐ascorbique (EA) en le comparant à la peau humaine. Méthodes: L'absorption cutanée et la perméation de l'EA ont été étudiées in vitro à l'aide d'épiderme humain séparé par la chaleur et de LabSkin™. Des études de diffusion de Franz à dose limitée (5 µL cm ‐2 ) ont été réalisées en utilisant 2 % (p/p ) d'EA dans un mélange de solvant ternaire contenant du propylène glycol (PG), du propylène glycol monolaurate (PGML) et du myristate d'isopropyle (IPM). Ces excipients sont fréquemment utilisés dans les produits cosmétiques et il a été rapporté qu'ils favorisent la perméation de l'EA dans un modèle différent, à savoir la peau porcine. Résultats: La perméation de l'EA par LabSkin™ était évidente dès 2 h ; cependant, la perméation de l'EA dans la peau humaine n'a pas été détectée avant 5 h. Des quantités similaires d'EA ont pénétré les deux membranes aux points temporels 8, 10, 12 et 24 h (p > 0, 05). Les quantités cumulées d'EA délivrées par LabSkin™ à 24 h étaient de 41, 3 ± 2, 0 µg cm ‐2, correspondant à 55, 1 ± 1, 8 % de la dose appliquée. Des quantités similaires ont pénétré la peau humaine, 49, 4 ± 4, 1 µg cm ‐2, représentant 58, 0 ± 4, 2 % de la dose appliquée (p > 0, 05). Conclusion: La perméation de l'EA dans LabSkin™ a bien soutenu la comparaison quant aux résultats concernant l'épiderme humain en termes de profils de perméation et de quantités cumulées d'EA qui ont pénétré. Les données suggèrent que la barrière cutanée des deux modèles était similaire en ce qui concerne leur perméabilité globale à l'EA hydrophile actif. Les résultats sont prometteurs pour l'utilisation de LabSkin™ en tant que substitut de la peau humaine dans les tests de perméabilité. Les études futures se concentreront sur l'exploration de la reproductibilité et de la robustesse de LabSkin™ pour la délivrance d'autres principes actifs qui couvrent un éventail de propriétés physicochimiques.