Developing a quick and inexpensive in vitro (non-animal) bioassay for mascara irritation

Authors


Correspondence: David J. S. Montagnes, Institute of Integrative Biology, University of Liverpool, Liverpool L69 7ZB, U.K. Tel.: +44 151 795 4515; e-mail: dmontag@liv.ac.uk

Synopsis

Objective

Mascara is a mild irritant that causes a range of medical problems. Animal models to predict ocular irritation have, however, been questioned at a number of levels, and there is a continued need to develop in vitro testing methods.

Methods

We assess changes in an easily quantifiable attribute, ciliated protozoan growth rate, as a sensitive, sublethal measure. Specifically, we test six, randomly chosen, commercial mascara products against a control (as treatments) and reveal through ANOVA (n = 6, α = 0.05) significant differences in the specific growth rate to treatments (for both protozoa).

Results

We provide evidence that two easily cultured protozoa (Paramecium caudatum, Blepharisma japonicum) should be considered as models to assess ocular irritancy (and possibly cosmetics in general) and establish the groundwork for such studies to be applied at a more commercial level. We do this by developing a bioassay for mascara toxicity and indicate the low cost (after equipment is purchased, on the order of $100s) and the ease of performing such tests (able to be conducted by undergraduate students), as a consideration for their future commercial application. We first examined dose dependence of responses, revealing that there was a need to conduct preliminary work to determine appropriate levels for sublethal responses. We then show that some products resulted in mortality at high concentrations, others decreased growth rate by >50% (compared with the control), whereas others had no significant effect, compared with the control.

Conclusion

We have provided a novel, quick and inexpensive means to assess mascara; the next step is to validate these ciliate bioassays by comparison with animal testing and epidemiological studies, which is beyond the scope of this fundamental ‘proof-of-concept’ study.

Résumé

OBJECTIF

Le mascara est un irritant léger qui provoque une série de problèmes médicaux. Les modèles animaux pour prédire l'irritation oculaire ayant été mises en cause à plusieurs niveaux, il existe une nécessité de développer des méthodes d'essai in vitro .

METHODES

Nous évaluons les changements dans un attribut facilement quantifiable, le taux de croissance protozoaire cilié, comme une mesure sensible, sub-létale. Plus précisément, nous testons six produits de mascara commerciaux choisis au hasard contre un contrôle et révélons par analyse de variance (n = 6, α = 0,05) des différences significatives dans le taux de croissance spécifique aux traitements (pour les deux protozoaires).

RESULTATS

Nous apportons la preuve que deux protozoaires facilement cultivés (Paramecium caudatum, Blepharisma japonicum) doivent être considérés comme des modèles pour évaluer l'irritation oculaire (et éventuellement les cosmétiques en général) et établissons les bases pour que de telles études puissent être appliquées à un niveau plus commercial. Nous faisons cela en développant un essai biologique de toxicité de mascara à faible coût (après l'achat d'équipement, de l'ordre de quelques centaines de dollars) et indiquons la facilité de réalisation de ces tests (qui peuvent être menés par des étudiants de premier cycle), en vue de leur application commerciale futur. Nous avons d'abord examiné la dose - dépendance des réponses, révélant qu'il y avait une nécessité de mener des travaux préliminaires afin de déterminer les niveaux appropriés pour les réactions sublétales. Nous montrons alors que certains produits ont entraîné la mortalité à des concentrations élevées, d'autres conduisant à une diminution du taux de croissance de> 50% (par rapport au témoin), tandis que d'autres n'ont eu aucun effet significatif par rapport au témoin.

CONCLUSION

Maintenant que nous avons fourni un nouveau moyen rapide et peu coûteux pour évaluer le mascara, la prochaine étape est de valider ces tests biologiques basés sur les ciliés par rapport aux tests sur les animaux et les études épidémiologiques, qui est au-delà de la portée de cette étude ‘proof-of- concept’ de base.

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