Assessment of penetration and permeation of caffeine by confocal Raman spectroscopy in vivo and ex vivo by tape stripping

Int J Cosmet Sci. 2023 Feb;45(1):14-28. doi: 10.1111/ics.12820. Epub 2022 Nov 24.

Abstract

Objective: Tape stripping is an often-used non-invasive destructive method to investigate the skin penetration of a substance. In recent years, however, the suitability of confocal Raman spectroscopy (CRS) as a non-invasive method of non-destructive examination of the skin has become increasingly apparent. In this study, we compared invasion and depletion penetration and permeation kinetics of a 2% caffeine solution with and without 1,2-pentanediol as a penetration enhancer measured with CRS and tape stripping.

Methods: Porcine skin was used for tape stripping and human skin for CRS. 2% caffeine solution was applied to the skin for different incubation times. Human skin was then examined by CRS while caffeine was extracted from porcine skin and quantified via reverse-phase HPLC. Fluxes were also measured and calculated by sum of the total amounts of caffeine penetrated into the skin.

Results: Without penetration enhancers, there is hardly any difference between the penetration profiles of the two measurement methods for invasion, but the curves for depletion are different. Furthermore, the calculated flux values for the invasion are almost identical, but for the depletion the tape stripping values are about twice as high as the CRS values.

Conclusion: The relevance of conducting invasion and depletion studies became clear and was able to show the still existing problems in the comparability of CRS and tape stripping.

Objectif: Le décapage au ruban adhésif est une méthode destructive non invasive fréquemment utilisée pour examiner la pénétration cutanée d'une substance. Cependant, ces dernières années, la pertinence de la spectroscopie raman confocale, une méthode non invasive pour examiner la peau de manière non destructive, a été de plus en plus mise en évidence. Dans cette étude, nous avons comparé les cinétiques d'invasion et de déplétion de la pénétration et de la perméation d'une solution de caféine à 2 % avec et sans 1,2-pentanediol en tant qu'amplificateur de pénétration, mesurées par spectroscopie raman confocale et par décapage au ruban adhésif. MÉTHODES: La peau de porc a été utilisée pour le décapage au ruban adhésif et la peau humaine pour la spectroscopie raman confocale. Une solution de caféine à 2 % a été appliquée sur la peau pendant différents temps d'incubation. La peau humaine a ensuite été examinée par spectroscopie raman confocale tandis que la caféine a été extraite de la peau porcine et quantifiée par HPLC en phase inverse. Les flux ont également été mesurés et calculés par la somme des quantités totales de caféine ayant pénétré dans la peau. RÉSULTATS: Sans amplificateurs de pénétration, il n'y a presque aucune différence entre les profils de pénétration des deux méthodes de mesure pour l'invasion, mais les profils pour la déplétion sont différents. De plus, les valeurs de flux calculées pour l'invasion sont presque identiques, mais pour la déplétion, les valeurs de ruban adhésif sont environ deux fois plus élevées que les valeurs CRS.

Conclusion: La pertinence de conduire des études d'invasion et de déplétion est devenue claire et a pu montrer les problèmes toujours existants dans la comparabilité du CRS et du décapage au ruban adhésif.

Keywords: Raman; caffeine; skin penetration; tape stripping.

MeSH terms

  • Animals
  • Caffeine* / metabolism
  • Chromatography, High Pressure Liquid
  • Humans
  • Skin / metabolism
  • Skin Absorption*
  • Spectrum Analysis, Raman / methods
  • Swine

Substances

  • Caffeine