Objective: Microneedle or fractional laser applications are the most common topical delivery enhancement platforms. However, these methods of drug delivery are not skin strata specific. Drug delivery approaches which could target specific stratum of the skin remains a challenge. Elongated microparticles (EMPs) have been used in enhancing drug delivery into the skin. The aim of this study was to evaluate, for the first time, elongated silica microparticles with two different length profiles to enhance delivery of hyaluronic acid into different strata of human skin.
Methods: Two types of EMPs-long (milled EMPs) or short (etched EMPs) length ranges were characterized. A prototypical liquid formulation (Fluorescent hyaluronic acid) with and without EMP enhancement were evaluated for hyaluronic acid delivery in ex-vivo human skin. High performance liquid chromatography, Typhoon fluorescence scanning system, laser scanning confocal microscopy and reflectance confocal microscopy (RCM) were used to validate F-HA stability, visualize fluorescein in the skin, image the depth of F-HA delivery in the skin and define EMP penetration in skin strata, respectively. Statistical analysis was conducted using GraphPad Prism 6 software (GraphPad Software Inc, USA).
Results: Fluorescein-hyaluronic acid was stable and EMP enhanced skin penetration. RCM revealed that 'etched EMP' penetrated the skin to the stratum spinosum level. The vast majority (97.8%; p < 0.001) of the etched EMP did not penetrate completely through the viable epidermis and no obvious penetration into the dermis. In contrast, milled EMP showed 41-fold increase in penetration compared to the etched EMP but penetrated beyond the dermoepidermal junction.
Conclusion: EMPs can enhance delivery of hyaluronic acid. Using EMPs with defined length distributions, which can be tuned for a specific stratum of the skin, can achieve targeted hyaluronic acid delivery.
Objectif: Les microaiguilles ou le laser fractionné sont couramment utilisés pour augmenter l’absorption d’actif appliqué par voie topique. Toutefois, ces approches ne permettent de cibler une strate spécifique de la peau. Ainsi les méthodes permettant de cibler spécifiquement l’épiderme reste un défi. Les microparticules allongées (EMP) ont déjà été utilisé pour augmenter l’absorption cutanée. L’objectif de l’étude est d’évaluer pour la première fois, la capacité de microparticules allongées de silice (de deux longueurs différentes) à délivrer l’acide hyaluronique dans les différentes couches de la peau. MÉTHODES: Deux types d’EMP, longues (EMP broyé) ou courtes (EMP gravé), ont été caractérisées. Une formulation liquide contenant de l’acide hyaluronique marquée avec une sonde fluorescente (F-HA) a été évaluée avec et sans EMP sur peau humaine ex vivo. La chromatographie liquide haute performance, le scanner à fluorescence Typhoon, la microscopie laser confocal à balayage et la microscopie confocale par réflectance (RCM) ont été utilisées respectivement pour contrôler la stabilité de la F-HA, visualiser le signal de la fluorescéine dans la peau, imager l’absorption du F-HA dans la peau en fonction de la profondeur et caractériser la pénétration des EMP. Les analyses statistiques ont été réalisées avec le logiciel GraphPad Prims 6 (GraphPad Software Inc, USA). RÉSULTATS: L’acide hyaluronique marquée avec la fluorescéine est stable et les EMP permettent d’augmenter son absorption cutanée. Le RCM a montré que les EMP gravées pénètrent dans la peau jusqu’au niveau du stratum spinosum. La grande majorité des EMP gravés (97.8% ; p < 0,001) ne pénètre pas complétement dans l’épiderme viable et aucune pénétration mesurable dans le derme. Au contraire, les EMP broyées ont montrées une pénétration 41 fois plus importantes que les EMP gravées et peuvent aller au-delà de la jonction derme-épiderme.
Conclusion: Les EMP peuvent augmenter l’absorption cutanée de l’acide hyaluronique. En utilisant des EMP de longueur définie et en ajustant celle-ci, il est même possible de cibler spécifiquement une strate cutanée.
Keywords: cosmeceutical; epidermal drug delivery; hyaluronic acid; microneedles; microparticles; transdermal delivery enhancement.
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