Effect of ultrasound and heat on percutaneous absorption of l-ascorbic acid: humanin vitrostudies on Franz cell and Petri dish systems

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Abstract

OBJECTIVE:

Percutaneous absorption of l-ascorbic acid (LAA) is limited due to its high hydrophilicity and low stability. Here, we investigated the effect of post-dosing sonophoresis (329 kHz, 20 mW cm−2) and heat (36°C) on transdermal delivery of LAA.

METHODS:

Ultrasound/heat, heat and control treatments were applied on skin surface for 2 and 5 min after topical application of C14-labelled LAA aqueous solution. After 15 min post-exposure, radioactivity was measured in tape-striped stratum corneum (TS-SC), epidermis, dermis and receptor fluid. As Franz diffusion cell model may have different acoustic response than in vivo human tissues, a novel Petri dish model was developed and compared with Franz cell model on the effects of ultrasound/heat treatment on the skin permeability.

RESULTS:

Five-min ultrasound/heat treatment significantly accelerated skin absorption/penetration of LAA; 2-min treatment showed no enhancement effect on Franz diffusion cell model at the end of experiment. The use of Petri dish model significantly increased LAA concentrations in epidermis after 5 min of ultrasound/heat treatment, compared to the results of Franz cell model.

CONCLUSION:

Combination of ultrasound (329 kHz, 20 mW cm−2) and heat (36°C) significantly enhanced LAA transdermal penetration, when the time of treatment was sufficient (5 min). As Petri dish model was designed to simulate acoustic respond of dense human tissue to ultrasound, the difference between Franz cell and Petri dish models suggests that the enhancement effect of ultrasound/heat on skin penetration in vivo may be greater than that determined on in vitro Franz cell model.

OBJECTIF:

L'absorption percutanée de l'acide L-ascorbique (LAA) est limitée en raison de sa forte hydrophilie et une faible stabilité. Ici, nous avons étudié l'effet de sonophorèse post-dosage (329 kHz, 20 mW cm−2) et de la chaleur (36°C) sur l'administration transdermique de LAA.

MéTHODES:

des traitements Ultrason + chaleur, chaleur et témoin ont été appliqués sur la surface de la peau pour 2 et 5 min après l'application topique d'une solution aqueuse de LAA marqué au 14C. Après 15 min post-exposition, la radioactivité a été mesurée dans la couche cornée strippée (TS-SC), de l'épiderme, le derme, et dans le liquide récepteur. Puisque le modèle de cellule de diffusion Franz peut avoir une réponse acoustique différente de celle des tissus humains in vivo, un nouveau modèle plat de Pétri a été développé et comparé avec le modèle de cellule de Franz sur les effets des ultrasons / traitement thermique sur la perméabilité de la peau.

RÉSULTATS:

5 min de traitement par ultrasons + chaleur accélère de manière significative l'absorption par la peau et la pénétration de LAA; 2 min de traitement n'ont montré aucun effet d'amélioration sur le modèle de cellule de diffusion Franz à la fin de l'expérience. L'utilisation d'un modèle de boîte de Pétri a augmenté significativement les concentrations LAA dans l'épiderme après 5 min de traitement par ultrasons/chaleur, par rapport aux résultats du modèle de cellule de Franz.

CONCLUSION:

La combinaison d'ultrasons (329 kHz, 20 mW cm−2) et la chaleur (36°C) améliorent considérablement la pénétration transdermique de LAA, quand la durée du traitement était suffisante (5 min). Comme le modèle de boîte de Pétri a été conçu pour simuler la réponse acoustique du tissu humain dense aux ultrasons, la différence entre la cellule Franz et les modèles de Pétri suggère que l'effet de l'amélioration des ultrasons/chaleur sur la pénétration cutanée in vivo peut être supérieure à celle déterminée in vitro en modèle cellulaire Franz.

CONCLUSION:

Illustration of Franz cell model and Petri dish model for in vitro percutaneous penetration experiments. Note: ultrasound/heat device directly contacts with skin surface when treatment was applied.

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