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Effect of detergents on the physicochemical properties of skin stratum corneum: a two-photon excitation fluorescence microscopy study

Authors

  • M. Bloksgaard,

    1. Membrane Biophysics and Biophotonics Group/MEMPHYS-Center, Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Southern Denmark, DK-5230, Odense M, Denmark
    Current affiliation:
    1. Institute of Molecular Medicine, Department of Cardiovascular and Renal Research, University of Southern Denmark, Denmark
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  • J. R. Brewer,

    1. Membrane Biophysics and Biophotonics Group/MEMPHYS-Center, Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Southern Denmark, DK-5230, Odense M, Denmark
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  • E. Pashkovski,

    1. Unilever R&D, 40 Merritt Blvd., Trumbull, CT, USA
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  • K. P. Ananthapadmanabhan,

    1. Unilever R&D, 40 Merritt Blvd., Trumbull, CT, USA
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  • J. A. Sørensen,

    1. Department of Plastic Surgery, Odense University Hospital, Odense C, Denmark
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  • L. A. Bagatolli

    Corresponding author
    1. Membrane Biophysics and Biophotonics Group/MEMPHYS-Center, Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Southern Denmark, DK-5230, Odense M, Denmark
    • Correspondence: Luis A. Bagatolli, Membrane Biophysics and Biophotonics Group, MEMPHYS-Center, Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Southern Denmark, Campusvej 55, DK-5230 Odense M, Denmark. Tel.: 45 6550 3476; fax 45 6550 4048; e-mail: bagatolli@memphys.sdu.dk

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Synopsis

Objective

Understanding the structural and dynamical features of skin is critical for advancing innovation in personal care and drug discovery. Synthetic detergent mixtures used in commercially available body wash products are thought to be less aggressive towards the skin barrier when compared to conventional detergents. The aim of this work is to comparatively characterize the effect of a mild synthetic cleanser mixture (SCM) and sodium dodecyl sulphate (SDS) on the hydration state of the intercellular lipid matrix and on proton activity of excised skin stratum corneum (SC).

Method

Experiments were performed using two-photon excitation fluorescence microscopy. Fluorescent images of fluorescence reporters sensitive to proton activity and hydration of SC were obtained in excised skin and examined in the presence and absence of SCM and SDS detergents.

Results

Hydration of the intercellular lipid matrix to a depth of 10 μm into the SC was increased upon treatment with SCM, whereas SDS shows this effect only at the very surface of SC. The proton activity of SC remained unaffected by treatment with either detergent.

Conclusion

While our study indicates that the SC is very resistant to external stimuli, it also shows that, in contrast to the response to SDS, SCM to some extent modulates the in-depth hydration properties of the intercellular lipid matrix within excised skin SC.

Résumé

Objectif

Comprendre les caractéristiques structurales et dynamiques de la peau est essentielle pour faire avancer l'innovation dans les soins personnels et la découverte de médicaments. Les mélanges de détergents synthétiques utilisés dans des produits de lavage du corps disponibles dans le commerce sont considérés comme moins agressifs vers la barrière de la peau par rapport aux détergents classiques. Le but de ce travail est de caractériser comparativement l'effet d'un mélange doux nettoyant synthétique (SCM) et du dodécylsulfate de sodium (SDS) sur l'état d'hydratation de la matrice lipidique intercellulaire et sur l'activité du proton du stratum corneum (SC) d'une peau excisée.

Méthode

Des expériences ont été réalisées à l'aide de la microscopie de fluorescence d'excitation à deux photons. Des images fluorescentes de marqueurs fluorescents sensibles à l'activité du proton et de l'hydratation de la SC ont été obtenues dans la peau excisée et examinés en présence et en absence des détergents SCM et SDS.

Résultats

L'hydratation de la matrice lipidique intercellulaire à une profondeur de 10 microns dans la SC a été augmentée lors du traitement avec SCM, alors que SDS montre cet effet seulement à la surface même du SC. L'activité de proton du SC n'a pas été affectée par le traitement avec l'un ou l'autre détergent.

Conclusion

Bien que notre étude indique que le SC soit très résistant aux stimuli externes, il montre aussi que, contrairement à la réponse à SDS, SCM dans une certaine mesure module les propriétés d'hydratation en profondeur de la matrice lipidique intercellulaire au sein de SC de peau excisée.

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