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. 2022 Aug;44(4):453-463.
doi: 10.1111/ics.12793. Epub 2022 Jul 6.

Efficient dermal delivery of ascorbic acid 2-glucoside with photoacoustic waves

Sofia Melo-Guímaro  1 , Renato Cardoso  2 , Celso Paiva João  2 , João Santos  2 , Elodie Melro  1 , Luís G Arnaut  1   2 , Jorge Costa Pereira  1 , Carlos Serpa  1   2
Affiliations

Efficient dermal delivery of ascorbic acid 2-glucoside with photoacoustic waves

Sofia Melo-Guímaro et al. Int J Cosmet Sci. 2022 Aug.

Abstract
in English, French

Objective: Ascorbic acid (i.e., vitamin C) is an important antioxidant present in skin. The protective role of vitamin C against photoaging motivated numerous attempts to promote its topical delivery, with a success limited by its chemical instability and poor skin permeability. Vitamin C precursors, such as ascorbic acid 2-glucoside (AA2G), which are metabolized to vitamin C by enzymes present in the skin, solve the problem of stability but are limited by low skin permeability. We developed a 2% (w/v) gel formulation of AA2G application (viscosity 4.30 × 104 Pa.s, pH 5.94) and compared its passive dermal delivery with the delivery promoted by photoacoustic waves that transiently perturb the skin barrier.

Methods: Photoacoustic (PA) waves were generated by laser pulses absorbed by piezophotonic (light-to-pressure) transducers. Pig skin samples were exposed to the 2% AA2G formulation alone or combined with 5 min of PA waves. One hour later, AA2G was extracted from the skin and quantified by reverse-phase HPLC. AA2G transdermal fluxes using Franz cells with 760 μm thick pig skin samples were also measured.

Results: Photoacoustic waves transiently enhanced skin permeability and increased dermal delivery of AA2G. AA2G was released from the formulation nearly quantitatively (92.6 ± 6.2%) in 24 h, showing a non-Fickian behaviour controlled by diffusion and swelling. AA2G dermal delivery with exposure for 5 min to PA waves was compared with passive delivery to pig skin. PA waves increased the delivery of AA2G to the skin by a factor of 15-fold with respect to passive delivery, as measured from skin extracts after 1 h of contact of the formulation with the skin.

Conclusion: Five minutes of exposure to PA waves is a safe and effective method to deliver large quantities of AA2G to the skin.

Objectif: L’acide ascorbique (c.-à-d. la vitamine C) est un antioxydant important présent dans la peau. Le rôle protecteur de la vitamine C contre le photovieillissement a motivé de nombreuses tentatives pour favoriser son administration topique, avec un succès limité par son instabilité chimique et sa mauvaise perméabilité cutanée. Les précurseurs de la vitamine C, tels que l’acide ascorbique 2-glucoside (AA2G), qui sont métabolisés en vitamine C par les enzymes présentes dans la peau, résolvent le problème de stabilité, mais sont limités par une faible perméabilité de la peau. Nous avons développé une formulation type gel à 2 % (p/v) d’AA2G (viscosité 4,30 × 104 Pa.s, pH 5,94) et comparé son administration dermique passive à l’administration favorisée par des ondes photoacoustiques qui perturbent transitoirement la barrière cutanée. MÉTHODES: Les ondes photoacoustiques (PA) ont été générées par des impulsions laser absorbées par des transducteurs piézophotoniques (lumière vers pression). Des échantillons de peau de porc ont été exposés à la formulation d’AA2G à 2 % seule ou associée à 5 min d’ondes PA. Une heure plus tard, l’AA2G a été extrait de la peau et quantifié par chromatographie en phase liquide à haute performance en phase inverse. Les flux transdermiques d’AA2G utilisant des cellules de Franz avec des échantillons de peau de porc épaisse de 760 μm ont également été mesurés. RÉSULTATS: Les ondes photoacoustiques ont amélioré transitoirement la perméabilité de la peau et augmenté l’administration dermique d’AA2G. L’AA2G a été libéré de la formulation presque quantitativement (92,6 ± 6,2 %) en 24 h, montrant un comportement non-Fickian contrôlé par diffusion et gonflement. L’administration cutanée d’AA2G avec une exposition de 5 min aux ondes PA a été comparée à l’administration passive sur peau de porc. Les ondes PA ont augmenté l’administration d’AA2G dans la peau d’un facteur de 15 concernant l’administration passive, mesurée à partir d’extraits cutanés après 1 h de contact de la formulation avec la peau.

Conclusions: Cinq minutes d’exposition aux ondes PA est une méthode sûre et efficace pour administrer de grandes quantités d’AA2G dans la peau.

Keywords: delivery; formulation; permeation; photoacoustic waves; skin barrier; vitamin C.

PubMed Disclaimer

References

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