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Keywords:

  • actives;
  • diffusivity;
  • flux;
  • formulation;
  • partition coefficient;
  • retention;
  • skin penetration

Synopsis

Twenty products, containing a radiolabelled form of each active in typical cosmetic formulations, were made and applied to female human epidermal membranes mounted in Franz diffusion cells for 48 h under ‘in use’ conditions. The products consisted of combinations of five formulations (a hydro-alcoholic gel, an oil in water emulsion, a water in oil emulsion, a microemulsion and an oil) with four model drug actives (testosterone, hydrocortisone, 5-fluorouracil and ketoconazole). Steady-state flux appeared to be reached by 8 h and maintained for all products, other than for the microemulsions, consistent with the actives being present in the residual formulation on the skin at saturation. The recovery for each active at the end of the 48-h study (from a series of stratum corneum tape strips, the remaining skin, cumulative amount penetrating into the receptor solution, product washed from the skin and on the donor chamber cap) ranged from 86.5% to 100.6%. The rank order of the fluxes for the actives from the hydro-alcoholic gel is consistent with the known active molecular size and polarity determinants for maximum epidermal flux. Actives with similar steady-state (maximum) fluxes from a range of formulations had retention in the stratum corneum and similar transport rate constants through the stratum corneum. The microemulsion formulation significantly enhanced both the stratum corneum steady-state flux and transport rate constant for 5-fluorouracil, hydrocortisone and testosterone. The penetration flux of each active could be related to its size and polarity and appeared maximal when the actives in the different cosmetic formulations applied to the skin under ‘in use’ conditions were likely to remain in the residual product on the skin as a saturated solution after solvent evaporation. Enhanced penetration fluxes can be achieved by formulation selection and an appropriate choice/mix of emollients/adjuvants. The principles described here provide a framework for understanding the delivery of cosmetic ingredients from various formulations.

Résumé

Vingt produits, contenant une forme radiomarquée de chaque actif dans les produits cosmétiques de formulation typique, ont été préparés et appliqués aux membranes épidermiques humaines féminines, montées dans des Cellules de diffusion de Franz, pour 48 heures dans des “conditions d'utilisation habituelles”. La série des produits comprenait des combinaisons de cinq formulations (un gel hydro-alcoolique, une émulsion huile dans l'eau, une émulsion eau dans huile, une micro-émulsion et une huile) avec quatre ingrédients actifs pharmaceutiques modèle (Testostérone, Hydrocortisone, le 5-fluorouracile et le kétoconazole). L‘état d’équilibre de flux semble être atteint en 8 h et maintenu pour tous les produits, autres que les micro-émulsions, en accord avec la présence des principes actifs dans la formulation résiduelle sur la peau au point de saturation. La récupération de chaque actif à la fin de l'étude de 48 h (à partir d'une série des bandes d'adhésifs d'arrachage de la couche cornée, de la peau restante, du montant cumulé ayant pénétré dans la solution réceptrice, du rinçage du produit à partir de la peau et le restant sur le capuchon de la chambre donneur) variait de 86,5% à 100,6%. L'ordre de classement des flux pour les actifs des gels hydro-alcooliques est conforme avec la taille moléculaire connue et avec les déterminants de polarité des actifs pour un flux maximal dans l'épiderme. La formulation de micro-émulsion améliore considérablement à la fois le flux stationnaire à l'équilibre dans la couche cornée et le taux de transport de 5-fluorouracile, de l'hydrocortisone et la testostérone. Le flux de pénétration de chaque actif pourrait être liée à sa taille et à la polarité et semblerait maximal lorsque les actifs dans ces différentes formulations cosmétiques appliquées sur la peau dans les «conditions d'utilisation» étaient susceptibles de rester dans le produit résiduel sur la peau dans une solution saturée après évaporation du solvant. Des flux de pénétration améliorés peuvent être obtenus par un choix de formulation et un choix ou un mélange d'émollients/adjuvants appropriés. Les principes décrits ici fournissent un cadre pour comprendre la biodisponibilité d'ingrédients cosmétiques à partir de diverses formulations.