Penetration of topically applied nanocarriers into the hair follicles of dog and rat dorsal skin and porcine ear skin

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Abstract

Background

In humans, topically applied nanocarriers penetrate effectively into the hair follicles where they can be exploited for the localized and targeted treatment of skin disorders.

Objective

The objective of the present study was to examine the applicability of particle-based systems for follicular drug delivery in companion animals and livestock, which have a large follicular reservoir.

Animals

Skin samples from 10 beagle dogs, 14 Wistar rats and four ears from freshly slaughtered cross-bred pigs were used.

Methods

Fluoresceinamine labelled poly (L-lactide-co-glycolide) nanocarriers (256 or 430 nm) were applied on the different skin samples. After penetration, skin biopsies were removed and cryohistological cross sections prepared and investigated with regard to the follicular penetration depths (in μm ± standard deviation) of the nanocarriers using confocal laser scanning microscopy.

Results

In canine, rat and porcine hair follicles, the smaller nanoparticles were detected at mean follicular penetration depths of 630.16 ± 135.75 μm, 253.55 ± 47.36 μm and 653.40 ± 94.71 μm, respectively. The larger particles were observed at average follicular depths of 604.79 ± 132.42 μm; 262.87 ± 55.25 μm and 786.81 ± 121.73 μm, respectively, in canine, rat and porcine hair follicles. Statistically significant differences (P < 0.05) in the mean follicular penetration depths of the differently sized nanocarriers could be determined for the canine and porcine skin samples.

Conclusion

The mean follicular penetration depths of the differently sized nanocarriers were mostly significantly different between the different species, which might be due to different species-specific follicular dimensions. This issue needs to be addressed specifically in further studies.

Contexte

Chez l'homme, les nanovecteurs topiques pénètrent efficacement dans les follicules pileux où ils peuvent être utilisés en traitement localisé et ciblé des troubles cutanés.

Objectif

L'objectif de cette étude était d'examiner l'applicabilité des systèmes de particules pour la libération de médicament dans le follicule pileux chez les animaux de compagnie et d'élevage, qui ont des réservoirs folliculaires larges.

Sujets

Des échantillons cutanés de 10 chiens beagles, 14 rats Wistars et de quatre oreilles de porcs croisés récemment abattus.

Méthodes

Les nanovecteurs de fluorescéinamine (L-lactide-co-glycolide) (256 ou 430 nm) ont été appliqués sur différents échantillons cutanés. Après pénétration, les biopsies cutanées ont été retirées et des coupes cryohistologiques ont été réalisées et analysées pour la profondeur de pénétration folliculaire des nanovecteurs (en μm ± déviation standard) par microscopie confocal à balayage laser.

Résultats

Pour les follicules pileux de chien, de rat et de porc, les plus petites nanoparticules ont été détectées à une profondeur de pénétration folliculaire moyenne respective de 630.16 ± 135.75 μm, 253.55 ± 47.36 μm et 653.40 ± 94.71 μm. Les particules les plus larges ont été observées à des profondeurs folliculaires moyennes respectives de 604.79 ± 132.42 μm; 262.87 ± 55.25 μm et 786.81 ± 121.73 μm pour les chiens, rats et porcs. Des différences statistiques significatives (P < 0.05) de la profondeur de pénétration folliculaire moyenne des différentes tailles de nanovecteurs ont pu être déterminées pour les échantillons de peau canine et porcine.

Conclusion

Les profondeurs de pénétration folliculaire moyenne des différentes tailles de nanovecteurs étaient significativement différentes entre les différents espèces ce qui pourraient être dû aux dimensions folliculaires différentes spécifiques d'espèces. Cette question doit être traitée spécifiquement dans d'autres études.

Introducción

en humanos, la aplicación tópica de nanopartículas penetra de forma efectiva en los folículos pilosos y pueden ser utilizados para el tratamiento localizado y dirigido de las enfermedades de la piel.

Objetivo

el objetivo del presente estudio fue examinar la aplicabilidad de sistemas basados en nanoparticulas para la liberación de fármacos a nivel folicular en animales de compañía y ganado, los cuales tienen un reservorio grande folicular.

Animales

se utilizaron muestras de piel de 10 perros de raza Beagle, 14 ratas Wistar, y cuatro orejas de cerdos cruzados recientemente sacrificados.

Métodos

nanoparticulas con poli (L-lactida-co-glicolido) marcadas con fluoresceinamina (256 o 430 nm) fueron aplicadas en las diferentes muestras de piel. Tras la penetración las biopsias de piel fueron retiradas, se prepararon criosecciones histológicas y se investigaron con respecto a la profundidad de penetración folicular (en micrómetros ± desviación estándar) de las nanoparticulas utilizando microscopía confocal de láser.

Resultados

en los folículos pilosos de perros, ratas y cerdos las nanopartículas más pequeñas fueron detectadas a una media de penetración folicular de 630,16 ± 135,75 μm, 253,55 ± 47,36 μm y 653,40 ± 94,71 μm, respectivamente. Las partículas de mayor tamaño se observan a profundidades medias de 604,79 ± 132,42 μm; 262,87 ± 55,25 μm y 786,81 ± 121,73 μm, respectivamente en folículos pilosos de perros, ratas y cerdos. Se determinaron diferencias estadísticamente significativas (P < 0,05) en la profundidad de penetración media folicular de los diferentes tamaños de nanopartículas para las muestras caninas y de cerdo.

Conclusión e importancia clínica

las profundidades medias de penetración folicular de los diferentes tamaños de nanopartículas fueron significativamente diferentes entre las distintas especies, lo cual puede ser debido a las diferentes dimensiones de los folículos entre las especies. Este hallazgo necesita ser investigado específicamente con otros estudios.

Hintergrund

Beim Menschen penetrieren topisch aufgetragene Nanocarrier effektiv in die Haarfollikel, wo sie für die lokalisierte und gezielte Behandlung von Hauterkrankungen genützt werden können.

Ziel

Das Ziel dieser Studie war eine Untersuchung der Applizierbarkeit von Partikel-hältigen Systemen zur Wirkstofflieferung in die Follikel bei Haus- und Nutztieren, die ein großes Follikel-reservoir aufweisen.

Tiere

Hautproben von 10 Beagles, 14 Wistar Ratten und vier Ohren von frisch geschlachteten Schweinemischlingen wurden verwendet.

Methoden

Mit Fluorescinamin markierte Poly (L-lactid-co-glycolid) Nanocarrier (256 und 430 nm) wurden auf die verschiedenen Hautproben aufgetragen. Nach dem Einziehen in die Haut wurden Hautbiopsien genommen und cryohistologische Kreuz-Sektionsschnitte präpariert und in Bezug auf die follikuläre Penetrationstiefe (in μm ± Standardabweichung) der Nanocarrier mittels Confocaler Laser Scanning Mikroskopie untersucht.

Ergebnisse

In den Haarfollikeln von Hund, Ratte bzw Schwein wurden kleinere Nanopartikel bei einer durchschnittlichen follikulären Penetrationstiefe von 630,16 ± 135,75 μm, 253,55 ± 47,36 μm bzw 653,40 ± 94,71 μm gefunden. Die größeren Partikel wurden bei einer durchschnittlichen follikulären Tiefe von 604,79 ± 132,42 μm, 262,87 ± 55,25 μm bzw 786,81 ± 121,73 μm bei Haarfollikeln von Hund, Ratte bzw Schwein gefunden. Statistisch signifikante Unterschiede (P<0,05) bei der durchschnittlichen follikulären Penetrationstiefe der verschieden großen Nanocarrier konnte für die Hautproben der Hunde und der Schweine festgestellt werden.

Schlussfolgerung

Die durchschnittliche Penetrationstiefe der verschieden großen Nanocarrier waren hauptsächlich zwischen den verschiedenen Spezies statistisch signifikant unterschiedlich, was auf unterschiedliche Spezies-spezifische follikuläre Dimensionen zurückzuführen sein könnte. Diese Tatsache sollte in zukünftigen Studien speziell untersucht werden.

Background – In humans, topically applied nanocarriers penetrate effectively into the hair follicles where they can be exploited for the localized and targeted treatment of skin disorders. Objective - The objective of the present study was to examine the applicability of particle-based systems for follicular drug delivery in companion animals and livestock, which have a large follicular reservoir. Conclusion – The mean follicular penetration depths of the differently sized nanocarriers were mostly significantly different between the different species, which might be due to different species-specific follicular dimensions. This issue has to be specifically addressed in further studies.

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