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. 2021 Apr;43(2):225-234.
doi: 10.1111/ics.12686. Epub 2021 Feb 21.

Permeability coefficients and vapour pressure determination for fragrance materials

Rafael N Almeida  1 , João G M Hartz  1 , Patrícia F Costa  2 , Alírio E Rodrigues  3 , Rubem M F Vargas  1 , Eduardo Cassel  1
Affiliations

Permeability coefficients and vapour pressure determination for fragrance materials

Rafael N Almeida et al. Int J Cosmet Sci. 2021 Apr.

Abstract
in English, French

Objective: This study aims to correlate new experimental data relevant to the description of the combined evaporation/permeation process of a perfume applied onto the skin.

Methods: The vapour pressure data were measured by thermogravimetric analysis (TG-DTA). The Antoine constants and the Clarke and Glew parameters were determined for the same set of fragrance molecules to describe its low vapour pressures at new temperature ranges. The permeability coefficient of a set of 14 fragrance molecules in ethanolic solution was determined by Franz diffusion cell experiments, using porcine skin. The samples were analysed by gas chromatography with a flame ionization detector (GC/FID) and high-performance liquid chromatography with UV visible detector (HPLC/UV). A QSAR model was proposed to correlate the experimental data.

Results: The Antoine constants were determined and presented low standard deviations. The Clarke and Glew physically significant parameters were obtained along with its statistical analysis. The fitting is good since the magnitude order is in accordance with the literature, associated with the low correlation between the estimated parameters and low standard deviations. The presented correlation, based on a mixture using only ethanol as solvent, showed better results than previous QSAR models with a standard relative deviation ( σ r ) of 0.190, a standard error (SE) of 0.397 and a determination coefficient (R2 ) of 0.7786.

Conclusion: The dataset is still small compared to larger and more general QSAR models; however, it is much more specific as to the type of solvent and class of materials studied. This work represents an advance for the modelling of the perfume diffusion process since it specifies important properties that until then had been treated in a more general way.

Objectif: Cette étude vise à corréler de nouvelles données expérimentales pertinentes à la description du processus combiné d'évaporation/perméation d'un parfum appliqué sur la peau. MÉTHODES: Les données de pression de vapeur ont été mesurées par analyse thermogravimétrique (TG-DTA). Les constantes d'Antoine et les paramètres de Clarke & Glew ont été déterminés pour le même ensemble de molécules de parfum afin de décrire ses faibles pressions de vapeur à de nouvelles plages de température. Le coefficient de perméabilité d'un ensemble de 14 molécules de parfum en solution éthanolique a été déterminé par des expériences de cellules de diffusion de Franz, en utilisant de la peau de porc. Les échantillons ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse avec un détecteur à ionisation de flamme (GC / FID) et chromatographie liquide haute performance avec détecteur UV visible (HPLC / UV). Un modèle QSAR a été proposé pour corréler les données expérimentales. RÉSULTATS: Les constantes d'Antoine ont été déterminées et ont présenté de faibles écarts types. Les paramètres physiquement significatifs de Clarke & Glew ont été obtenus avec son analyse statistique. L'ajustement est bon car l'ordre de grandeur est conforme à la littérature, associé à la faible corrélation entre les paramètres estimés et les faibles écarts types. La corrélation présentée, basée sur un mélange utilisant uniquement de l'éthanol comme solvant, a montré de meilleurs résultats que les modèles QSAR précédents avec un écart relatif standard (σr) de 0,190, une erreur standard (SE) de 0,397 et un coefficient de détermination (R2) de 0,7786.

Conclusion: L'ensemble de données est encore petit par rapport aux modèles QSAR plus grands et plus généraux ; cependant, il est beaucoup plus spécifique quant au type de solvant et à la classe de matériaux étudiés. Ce travail représente une avancée pour la modélisation du processus de diffusion des parfums car il précise des propriétés importantes jusque-là traitées de manière plus générale.

Keywords: Franz diffusion cell; computer modelling; evaporation; penetration; perfume; statistics.

PubMed Disclaimer

References

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