The effect of vehicle on skin absorption of Mg2+ and Ca2+ from thermal spring water.

OBJECTIVE: Thermal spring waters (TSW) are commonly used as active ingredients in cosmetics. Their biological activities directly depend on the ionic composition of the spring. However, in order to exhibit beneficial properties, the minerals need to reach viable skin layers. The present study addresses the incorporation of marketed TSW in model cosmetic formulations and the impact of the formulation on skin absorption of magnesium and calcium ions that are known to improve skin barrier function. METHODS: Marketed TSW was introduced into five formulations. Liposomes were prepared using saturated or unsaturated phospholipids mixed with cholesterol by the thin layer evaporation technique. Emulsions water-in-oil (W/O), oil-in-water (O/W) or double: water-in-oil-in-water (W/O/W) were prepared by high-shear mixing. Skin absorption of Mg2+ and Ca2+ from those formulations was studied in vitro using static Franz diffusion cells under infinite dose condition and under occlusion of the apparatus. RESULTS: Mg2+ and Ca2+ penetrate skin samples from TSW. Encapsulating TSW into double emulsion (TSW/O/W) increased skin absorption of both cations of interest and kept the Ca2+ /Mg2+ ratio equal to that of TSW in each skin layer. The dermal absorption of Mg2+ from the double emulsion departs from both single emulsions. Application of liposome suspension improved the skin absorption of Ca2+ while keeping constant that of Mg2+ , leading to unbalanced Ca2+ /Mg2+ ratio inside skin. CONCLUSION: The beneficial effects of TSW are not only due to their action on the skin surface. Their active components, especially Ca2+ and Mg2+ cations, reach viable skin layers in a formulation-dependent manner. The distribution of ions inside skin depends on the type of formulation.

OBJECTIFS: Les eaux thermales sont couramment utilisées comme substances actives dans les formulations cosmétiques. Leurs activités biologiques dépendent directement de leur composition en ions. L'action des ions s'exerce à différents niveaux dans la peau, mais bien souvent dans les couches profondes, au-delà du stratum corneum, qu'ils doivent donc atteindre. L'objectif de cet article est d'étudier l'absorption des ions magnésium et calcium, reconnus pour leur effet bénéfique sur la fonction barrière de la peau, depuis différentes formes galéniques formulées avec une eau thermale. METHODES: Une eau thermale commerciale a été utilisée comme phase aqueuse dans 5 formulations différentes : des liposomes formulés avec des phospholipides saturés et insaturés et du cholestérol ; des émulsions de différents sens, eau thermale/huile (TSW/O) et huile/eau thermale (O/TSW) ; une émulsion multiple eau thermale/huile/eau (TSW/O/W). L'absorption cutanée du calcium et du magnésium a été étudiée depuis ces différentes formulations, en utilisant la méthode des cellules de Franz, en dose infinie, et en fermant les cellules pour prévenir toute évaporation. RESULTATS: Les ions magnésium et calcium pénètrent dans la peau depuis l'eau thermale, utilisée comme contrôle. L'encapsulation de l'eau thermale dans les gouttelettes internes de l'émulsion double (TSW/O/W) permet de promouvoir la pénétration des deux ions d'intérêt dans chaque couche de la peau tout en respectant le rapport Ca2+ /Mg2+ obtenu avec l'eau thermale, contrairement aux émulsions simples. Les liposomes augmentent la pénétration cutanée des ions calcium, tandis que celle des ions magnésium reste constante, ce qui conduit à des rapports Ca2+ /Mg2+ élevés dans la peau. CONCLUSION: Les effets thérapeutiques des eaux thermales ne sont pas seulement dus à une action de surface. Les ions comme le calcium et le magnésium pénètrent dans la peau et exercent une action en profondeur qui dépend de la formulation dans laquelle ils sont formulés. En effet, leur distribution ions dépend de la formulation qui les contient.

Formulation of survival acceptor medium able to maintain the viability of skin explants over in vitro dermal experiments.

OBJECTIVE: In vitro assessments of skin absorption of xenobiotics are essential for toxicological evaluations and bioavailability studies of cosmetic and pharmaceutical ingredients. Since skin metabolism can greatly contribute to xenobiotic absorption, experiments need to be performed with skin explants kept viable in suitable survival media. Existing protocols for non-viable skin are modified to consider those conditions. The objective was to design a survival medium used as an acceptor fluid in Franz cells for testing cutaneous penetration of hydrophilic or lipophilic molecules. Their metabolism inside skin may be investigated under the same conditions. The determining factors involved in survival mechanisms in vitro are discussed. The consequences of short-term skin preservation at 4°C were also evaluated. METHODS: The metabolic activity of fresh skin samples mounted in Franz cells was studied by measurement of lactate release over 24 h in order to assess the impacts of pH, buffering, osmolality, ionic strength, initial glucose supply and the addition of ethanol or non-ionic surfactant in the acceptor part of Franz cells. CONCLUSION: Survival media must maintain physiological pH (>5.5) be isotonic with skin cells (300 mOsm kg-1 ) and contain at least 0.5 g L-1 glucose. Several compositions able to preserve skin metabolism are reported. Storage of skin explants overnight at 4°C impairs skin metabolic activity. The present work provides guidelines for designing survival media according to constraints related to the scientific requirements of the experiments.

OBJECTIFS: Les études d'absorption cutanée sont indispensables pour les évaluations toxicologiques et les études de biodisponibilité des ingrédients cosmétiques et pharmaceutiques. Etant donné que le métabolisme cutané peut contribuer à l'absorption cutanée des xénobiotiques, les études doivent être parfois menées sur les explants cutanés maintenus en survie à l'aide d'un milieu adapté. Les protocoles classiques utilisés avec des explants congelés non viables sont souvent modifiés pour prendre en compte ces conditions particulières. L'objectif de cette étude est d'étudier les conditions nécessaires à appliquer au milieu receveur des cellules de Franz pour maintenir la viabilité des explants, dans les études de pénétration cutanée de molécules hydrophiles et lipophiles. Leur métabolisme dans la peau peut être étudié dans ces mêmes conditions. Les facteurs déterminants à prendre en compte pour assurer la viabilité des explants in vitro sont discutés. Les conséquences de la conservation des explants cutanés durant une courte durée à 4°C, avant utilisation, ont été également évaluées. METHODES: L'activité métabolique des échantillons de peau, montés en cellules de Franz, a été évaluée grâce aux mesures du lactate produit durant 24h, durée de l'expérience. L'impact du pH, de solutions « tampon ¼, de l'osmolalité, de la force ionique, de la concentration initiale en glucose et de l'addition d'éthanol ou de tensioactifs non-ioniques, dans le milieu receveur de la cellule de Franz, a été étudié. CONCLUSION: Le milieu de survie doit maintenir un pH physiologique (>5.5), être isotonique par rapport aux cellules de la peau (300 mOsm kg-1 ) et contenir au moins 0.5 g L-1 de glucose. Plusieurs compositions capables de maintenir le métabolisme cutané sont décrites. La conservation des explants cutanés à 4°C, durant une nuit, perturbe l'activité métabolique de la peau. Ces travaux permettent de mettre en évidence des prérequis pour la formulation de milieux de survie adaptés aux expériences.

Development of pectin microparticles by using ionotropic gelation with chlorhexidine as cross-linking agent.

Having previously highlighted the gelation of pectin with chlorhexidine (CX), pectinate microparticles were prepared here by vibrational prilling using CX, not only as an active ingredient encapsulated but also as a cross-linking agent. CX amount required for pectin gelation was smaller than usual dications (Ca2+, Zn2+) used as cross-linking agent for pectin ionotropic gelation: CX seemed to bind more easily to pectin chains that could be explained by its large molecular size. Three batches of CX microparticles with different mean size were prepared. Whatever the droplet mean diameter, similar particle characteristics in terms of encapsulation efficiency, CX encapsulation yield and drug release were observed. The encapsulation efficiency was about 5.5%, the CX encapsulation yield was approximately 44% and the maximal amount of CX released after 6 h was about 7%. Finally, zinc diacetate was added to the formulation as a competitive pectin cross-linking agent in order to limit CX binding to pectin and to improve CX release. The influence of CX and Zn2+ concentrations on the particles properties was studied by the means of a Doehlert design. Results showed the interest of such a mixture since the competition between both cations led to more or less structured and large microparticles, some of them having promoted the quantity of CX released.