Membrana Strat-M^® do testowania formuł filtrów przeciwsłonecznych

Dostarczanie przezskórne jest powszechnie stosowane do dostarczania aktywnych związków do pielęgnacji skóry. Rozwój skutecznych filtrów przeciwsłonecznych jest głównym celem badań nad pielęgnacją skóry, biorąc pod uwagę, że właściwe stosowanie filtrów przeciwsłonecznych może zapobiegać występowaniu wielu dolegliwości skórnych, takich jak czerniaki, zmarszczki i oparzenia słoneczne. Aby filtry przeciwsłoneczne były użyteczne w ochronie przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym (UV), aktywny związek w preparacie powinien pozostawać na powierzchni skóry, a nie wnikać w jej głąb. Gdy związek przeniknie przez skórę, nie może już wywierać swojego działania ochronnego przed promieniowaniem UV.

Avobenzon i oktokrylen to dwie powszechnie stosowane substancje czynne w filtrach przeciwsłonecznych. Ponieważ zawsze istnieją obawy dotyczące wchłaniania przez skórę tych związków w ich postaci użytkowej, twórcy filtrów przeciwsłonecznych zazwyczaj przeprowadzają badania dyfuzji przezskórnej in vitro , wykorzystując ludzką skórę jako model. W szczególności wiadomo, że oktokrylen przenika do skóry, gdzie działa jako fotouczulacz, prowadząc do uszkodzenia DNA i czerniaka złośliwego.

Istnieje kilka przeszkód w wykorzystaniu ludzkiej skóry do badań dyfuzji in vitro. Ludzka skóra jest nękana dużą zmiennością między partiami, a próbki są drogie i niełatwe do uzyskania. Wykorzystanie ludzkiej tkanki stwarza również wyzwania eksperymentalne, takie jak słaba stabilność, wrażliwość na warunki przechowywania, obawy związane z zagrożeniem biologicznym i koszty utylizacji.

Rysunek 1. 21 związków, obejmujących zakres masy cząsteczkowej i lipofilowości, przetestowano pod kątem dyfuzji przez ludzką skórę i membranę Strat-M^®. Średni skumulowany przepływ (ilość dyfundowana na jednostkę powierzchni w ciągu 8 godzin) każdego związku przez ludzką skórę i przez membranę Strat-M® był prawie równoważny, ze średnim stosunkiem 1,61.

W tym raporcie pokazujemy użyteczność Strat-M^® membrany w porównaniu przezskórnej dyfuzji dwóch substancji czynnych ochrony przeciwsłonecznej, awobenzonu i oktokrylenu, w niekapsułkowanych (Formuła A) i kapsułkowanych (Formuły B i C) preparatach. Dzięki kapsułkowaniu substancji czynnych, dyfuzja obu substancji czynnych została znacznie zmniejszona. Wyniki te pokazują, że membrana ta jest niezawodnym i praktycznym modelem do badania właściwości dyfuzyjnych preparatów przeciwsłonecznych.

Materiały i metody

Przygotowanie formulacji. Emulsje typu olej w wodzie przygotowano przy użyciu kapsułkowanego i niekapsułkowanego awobenzonu i oktokrylenu. Preparat A składał się z niekapsułkowanego 1% awobenzonu i 3,5% oktokrylenu, podczas gdy preparaty B i C składały się z kapsułkowanego awobenzonu i oktokrylenu. Formuły A i B zawierały taką samą zawartość procentową substancji czynnej, a jedyną różnicą była kapsułkowana i niekapsułkowana wersja substancji czynnej. Formuła C zawierała kapsułkowany 2,1% awobenzon i 6,99% oktokrylen. Pozostałe formulacje składały się głównie z wody, izoheksadekanu i stabilizatorów emulsji.

Analiza chromatograficzna substancji czynnych. Do analizy i oznaczania ilościowego awobenzonu i oktokrylenu wykorzystano wysokosprawną chromatografię cieczową sprzężoną z detektorem diodowym (HPLC-UV).

Próbki ludzkiej skóry. Próbki ludzkiej skóry zostały zakupione z banku skóry. Wszystkie eksperymenty przeprowadzono na trzech partiach ludzkiej skóry od trzech różnych dawców. Poszczególne eksperymenty przeprowadzono w trzech egzemplarzach, a dane uśredniono dla ludzkiej skóry ze wszystkich trzech partii skóry, a także partii błony.

Badania pionowej dyfuzji komórkowej Franza. Do wszystkich eksperymentów dyfuzyjnych wykorzystano 6-komorową półautomatyczną konfigurację komórek Franza. Łaźnie z cyrkulującą wodą ustawiono na 37 ^oC ± 0,5 ^oC. Strat-M^® membrana  (krążki 25 mm, nr kat. Nr  SKBM02560) umieszczono pomiędzy przedziałami donorowymi i receptorowymi komórek Franza. W pełni nawodniona skóra zwłok została umieszczona między przedziałami dawcy i receptora. Dostępna otwarta przestrzeń między przedziałami dawcy i receptora mierzyła 0,635 cm². Przedziały zostały zaciśnięte razem, upewniając się, że błyszcząca strona membrany była skierowana w stronę przedziału dawcy. Przedział receptora wypełniono buforowaną fosforanem solą fizjologiczną o pH 7,4 zawierającą 0,005% albuminy surowicy bydlęcej. Gdy roztwór receptora osiągnął temperaturę 37 ^oC, do przedziału dawcy dodano 500 μl preparatu z filtrem przeciwsłonecznym. Podzielna część każdej próbki (500 μL) została usunięta z przedziału receptora w czasie T=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 24 i 26 godzin.

Wyniki

Zgodnie z oczekiwaniami, bardzo niskie ilości awobenzonu i oktokrylenu zaobserwowano w płynie receptora, gdy preparat A był testowany przy użyciu pionowego układu komórek Franza. Awobenzon i oktokrylen wykazywały bardzo podobne właściwości dyfuzyjne w porównaniu między Strat-M^® membraną a ludzką skórą zwłok (rysunki 2 i 3). W przypadku awobenzonu skumulowana ilość dyfundowana wynosiła od 20 do 70 ng/cm², podczas gdy w przypadku oktokrylenu skumulowana ilość wynosiła od 5 do 20 μg/cm². W przypadku obu tych związków profil dyfuzji między ludzką skórą a membraną Strat-M^® był bardzo podobny, co wskazuje na użyteczność membrany Strat-M^® jako narzędzia przesiewowego do badań dyfuzji przezskórnej w opracowywaniu produktów kosmetycznych.

Rysunek 2. Dyfuzja niekapsułkowanego awobenzonu przez ludzką skórę i membranę Strat-M^® (Formuła A).

Rysunek 3. Dyfuzja oktokrylenu przez ludzką skórę i membranę Strat-M^® (Formuła A).

W przypadku Formulacji A, składniki aktywne były niekapsułkowane i w swojej natywnej formie. Gdy te same substancje czynne zostały zamknięte w kapsułkach i dodane do preparatu z filtrem przeciwsłonecznym, ilości obu tych substancji dyfundujących przez membranę zostały znacznie zmniejszone. Dyfuzja kapsułkowanego awobenzonu była około 10 razy mniejsza niż niekapsułkowanego awobenzonu (rysunek 4). W rzeczywistości preparat C, który zawierał dwa razy więcej awobenzonu niż preparat A, nadal wykazywał mniejszą ilość rozproszonego awobenzonu w porównaniu do tej obserwowanej w przypadku niekapsułkowanego awobenzonu (preparat A).

Rysunek 4. Dyfuzja przez syntetyczną membranę Strat-M^® awobenzonu w postaci niekapsułkowanej (formulacja A) i kapsułkowanej (formulacje B i C).

Rysunek 5. Dyfuzja przez syntetyczną membranę Strat-M^® oktokrylenu niekapsułkowanego (formulacja A) i kapsułkowanego (formulacje B i C)

Wnioski

Ekapsułkowanie substancji czynnej w preparacie może mieć kluczowe znaczenie dla modulowania dostarczania substancji czynnej. W preparatach enkapsulacja może zmniejszyć dyfuzję substancji czynnych ochrony przeciwsłonecznej przez skórę, zwiększając w ten sposób ich aktywność przesiewową, a także zmniejszając potencjalne toksyczne skutki dyfuzji.

Opisaliśmy syntetyczną membranę wykazującą bardzo bliską korelację z ludzką skórą, porównując dyfuzję niekapsułkowanej substancji czynnej. Jak wykazano na skórze świni, enkapsulacja może zmniejszyć przezskórną dyfuzję substancji czynnej z filtrem przeciwsłonecznym ponad trzykrotnie [1]. Zgodnie z tymi obserwacjami ustaliliśmy, że enkapsulacja zarówno awobenzonu, jak i oktokrylenu znacznie zmniejszyła dyfuzję przez błonę syntetyczną. W przypadku awobenzonu zmniejszenie dyfuzji przez enkapsulację było dziesięciokrotne, podczas gdy w przypadku oktokrylenu dyfuzja została zmniejszona prawie 1000-krotnie.

Wnioskujemy, że do badań przesiewowych preparatów pod kątem skuteczności enkapsulacji w zmniejszaniu przezskórnej dyfuzji substancji czynnych do pielęgnacji skóry, zastosowanie syntetycznego modelu membranowego jest niezawodną, niedrogą i łatwą w obsłudze alternatywą dla ludzkiej lub zwierzęcej skóry.

Referencje

1. Jiménez M, Pelletier J, Bobin M, Martini M. 2004. Influence of encapsulation on the in vitro percutaneous absorption of octyl methoxycinnamate. International Journal of Pharmaceutics. 272(1-2):45-55. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2003.11.029