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Modèle mathématique pour changements de PIE causés par stripping du stratum corneum

Bob Imhof1, 2, Perry Xiao1, 2 and Chloe Elliott1

1 Skin Bioengineering, South Bank University, London, UK2 Biox Systems Ltd, London, UK

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Plan de la présentation

1. Contexte général2. Modèle actuel3. Composants du modèle nouveau4. Connexions entre la peau et l’air5. Example: SC normal6. Conclusions7. Remerçions

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Stripping de la couche cornée

Technique imperceptiblement envahissante

Utilisée dans la recherche de peau

Exemples:-

Mesurer le degré de pénétration cutanée

Évaluation de santé de la peau

Étude de réparation de la barrière

Typologie

Aussi, stripping par laser, etc.

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Méthode de stripping de la couche cornée

On utilise des bandes adhésives pour enlever des couches consécutives.

Pour chaque strip, on mesure:-

Quantité de peau enlevée Profondeur de la coucheConcentration d'actives PénétrationPerte insensible en eau (PIE) Propriété de barrièreEtc

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Exemples des mesures de PIE

Adaptée de:- Lisa Russell & M. Begoña Delgado-Charro, Determination of Stratum Corneum Thickness: An Alternative Approach? Skin Forum Poster, London (2007)

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Plan de la présentation

1. Contexte général2. Modèle actuel3. Composants du modèle nouveau4. Connexions entre la peau et l’air5. Example: SC normal6. Conclusions7. Remerçions

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Modèle actuel: résumé

[1] Kalia, Y.N., Pirot, F. and Guy, R.H. Homogeneous transport in a heterogeneous membrane: Water diffusion across the human stratum corneum in vivo. Biophysical Journal. 71: 2692-700 (1996).

Modèle de Kalia, Pirot et Guy [1]

Par modification direct de la première loi de diffusion de Fick:-

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Modèle actuel: problèms

Profil d'hydratation peu réaliste

Aucune interaction avec l’air

Il n'inclut pas d'effets dynamiques

Il n'explique pas les plots de 1/J non-linéaires

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Plan de la présentation

1. Contexte général2. Modèle actuel3. Composants du modèle nouveau4. Connexions entre la peau et l’air5. Example: SC normal6. Conclusions7. Remerçions

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Composants du modèle nouveauZone 1. La peau

Teneur en eau mesurée par microspectroscopie Raman confocale

Figure adaptée de:-

Gabard, B. and Barel, A.O. Dynamique de l'hydratation cutanée. In: Cosmétologyet dermatologie esthétique ), Elsevier Masson SAS, Paris (2008).

Modèle nouveau proposé1re approximation: uniforme SC

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Composants du modèle nouveauZone 2. L’air

À côté de la peau, l'air est immobile [1, 2].

L'épaisseur moyenne de cette couche de diffusion dépend des conditions ambiantes.

Par exemple:-

~6mm: peau exposée, conditions normales.

~12mm: peau exposée, conditions très calme.

~24mm: chambre ouverte pour mesurer PIE.

[1] Nilsson, G.E. Measurement of Water Exchange through Skin. Med Biol Comput. 15:209-18 (1977).

[2] Wheldon, A.E. and Monteith, J.L. Performance of a skin evaporimeter. Med Biol Comput. 18:201-5 (1980).

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Composants du modèle nouveauZone 2. L’air

Peau

Les conditions du piège sontfixes.

Alors, JVA s’éleve quand

l’humidite HS près de la surface

de la peau s’ éleve.

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Connexions entre la peau et l’air

Quel sont les connexions entre la peau (zone 1) et l’air (zone 2)? On suppose comme suit:

Toujours, on a:-

L’isotherme de sorption, qui connecte cS et HS. La surface de la couche cornée s’adapte rapidement sur l’humidite de l’air proche (adsorption, desorption).

Dans l'équilibre, on a aussi:-

Conservation de masse, alors JSC = JVA

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Connexions entre la peau et l’airL’isotherme de sorption [1]

[1] Lévêque, J.-L. Water-keratin interactions. In: Bioengineering of the skin: Water and the stratum corneum. (Elsner, P., Berardesca, E., Maibach, H. I., eds), pp. 13-22. CRC Press, Boca Raton (1994).

Mesuré in-vitro, en équilibre.

Nous supposons que c’estl’interaction qui déterminel’hydratation de la surface de la couche cornée in-vivo.

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Example: SC normalLes valeurs des paramètres

Paramètres indépendants

Paramètre dépendant

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Example: SC normalCalculation de 1/PIE

Notez:-

1. Ce sont les valeurs de PIE finale, à l’équilibre

2. Épaisseur d’analyse 1/PIE = 15,14 micromètre

3. Le dernier point n’est pas sur la ligne

4. L'accord avec le modèle de Kalia, Pirot et Guy [1] est remarquable

[1] Kalia, Y.N., Pirot, F. and Guy, R.H. Homogeneous transport in a heterogeneous membrane: Water diffusion across the human stratum corneum in vivo. Biophysical Journal. 71: 2692-700 (1996).

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Example: SC normalGradients d’hydratation

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Example: SC normalHydratation du surface: Analyse non-équilibre

équilibre

immediatement après des strips d’épaisseur 1 micromètre

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Example: SC normalPIE: Analyse non-équilibre

Le flux non-équilibre () est transient, ie Skin Surface Water Loss (SSWL)

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Example: SC normalSchema indicatif d’une response dynamique

Réponse dynamique après un changement de niveau de l’hydratation de la surface. Ce n’est pas le même cas que le stripping.

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Conclusions

1. Le modèle utilise 2 zones connectées (SC et air)

2. La connexion est l’isotherme de sorption

3. L’interaction à la surface est rapide,

4. Les changements à l’intérieur de la couche cornée sont plus lents.

5. Le modèle prévoit correctement la relation 1/PIE presque lineaire

6. Les non-linéarités observées ne sont pas causé par sorption.

7. Capable de représenter des proprietées non-linéaires & non-stationaires

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Remerçions

Un grand merci à Bernard Gabard et Roland Bazin pour leursupport et encouragements!!!!

Merci de votre patience!

Merci aussi à Richard Guy, pour les instructions simples comme faire une présentation en français:-

Utilisez toutes termes techniques anglais, mais prononcé commeinspecteur Clouseau.