Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Поглощение через кожу - это путь, по которому вещества могут проникать в организм через кожу . Наряду с ингаляционным , приемом и инъекцией , кожная поглощенией является путем воздействия для токсичных веществ и пути введения для лекарственного средства . Абсорбция веществ через кожу зависит от ряда факторов, наиболее важными из которых являются концентрация , продолжительность контакта, растворимость лекарства и физическое состояние кожи и части тела, подверженной воздействию.

Кожное (чрескожное, кожное) всасывание - это перенос химических веществ с внешней поверхности кожи как в кожу, так и в кровоток. Поглощение через кожу связано со степенью воздействия и возможным действием вещества, которое может попасть в организм через кожу. Кожа человека намеренно и непреднамеренно контактирует со многими агентами. Всасывание через кожу может происходить в результате воздействия на кожу химикатов, косметики или фармацевтических препаратов на рабочем месте, в окружающей среде или на кожу потребителей. Некоторые химические вещества могут абсорбироваться в достаточном количестве, чтобы вызвать пагубные системные эффекты. Кожное заболевание ( дерматит ) считается одним из самых распространенных профессиональных заболеваний. [1] Чтобы оценить, может ли химическое вещество вызывать дерматит или другие более системные эффекты и как этот риск можно снизить, необходимо знать степень его абсорбции, поэтому воздействие на кожу является ключевым аспектом оценки риска для здоровья человека. .

Факторы, влияющие на абсорбцию [ править ]

Наряду с вдыханием , проглатыванием и инъекцией всасывание через кожу - это путь воздействия биоактивных веществ, включая лекарства. [2] Абсорбция веществ через кожу зависит от ряда факторов:

  • Концентрация
  • Молекулярный вес молекулы [3]
  • Продолжительность контакта
  • Растворимость лекарства
  • Физическое состояние кожи
  • Открытая часть тела, включая количество волос на коже

В общем, скорость всасывания химических веществ через кожу соответствует следующей схеме от самой быстрой до самой медленной: Мошонка> Лоб> Подмышка ≥ Скальп> Спина = Живот> Ладонь = под поверхностью стопы. [4]

Структуры, влияющие на поглощение [ править ]

Чтобы химическое вещество впиталось через кожу, оно должно пройти через эпидермис , железы или волосяные фолликулы. Потовые железы и волосяные фолликулы составляют от 0,1 до 1,0 процента всей поверхности кожи. [2] Хотя небольшие количества химических веществ могут быстро проникать в организм через железы или волосяные фолликулы, они в основном абсорбируются через эпидермис . Химические вещества должны пройти через семь клеточных слоев эпидермиса, прежде чем попадут в дерму, где они могут попасть в кровоток или лимфу и циркулировать в других областях тела. Токсины и токсиканты могут перемещаться через слои путем пассивной диффузии . Роговойявляется самым внешним слоем эпидермиса и барьером, ограничивающим скорость всасывания агента. [4] Таким образом, то, как быстро что-то проходит через этот более толстый внешний слой, определяет общее поглощение. Роговой слой в основном состоит из липофильного холестерина, сложных эфиров холестерина и церамидов . Таким образом, липидорастворимые химические вещества быстрее проходят через слой и попадают в кровоток, однако почти все молекулы проникают через него в некоторой минимальной степени. [5] [6] Поглощение химических веществ в муниципальной воде и стоматологических продуктах, таких как ЛОС (летучие органические соединения), ТТГМ (общий тригалометаны), фторид и дезинфицирующие средства, представляет собой серьезную угрозу для здоровья окружающей среды. [7][8] [9]

Схема кожных структур.

Условия, влияющие на впитывание кожи [ править ]

Агенты, которые повреждают роговой слой, такие как сильные кислоты, абсорбируются быстрее, чем химические вещества, которые этого не делают. [10] Повреждение кожи из-за ожогов, ссадин, ран и кожных заболеваний также увеличивает абсорбцию. Таким образом, население с поврежденной кожей может быть более восприимчивым к неблагоприятным воздействиям агентов, которые всасываются через кожу. Некоторые растворители, такие как диметилсульфоксид (ДМСО), действуют как носители и часто используются для транспортировки лекарств через кожу. ДМСО увеличивает проницаемость рогового слоя. [11] [12] Поверхностно-активные вещества, такие как лаурилсульфат натрия, увеличивают проникновение водорастворимых веществ в кожу, возможно, за счет увеличения проницаемости воды для кожи. [11]

Медицинское использование впитывания кожи [ править ]

Кожное нанесение лекарства или химического вещества позволяет локализовать лечение, в отличие от приема внутрь или инъекции. Некоторые лекарства кажутся более эффективными (или более эффективными) при использовании кожного пути введения . Некоторые принимаемые внутрь лекарства сильно метаболизируются печенью и могут быть инактивированы, но при нанесении на кожу этот этап метаболизма обходится, позволяя большему количеству исходных соединений проникать в периферическое кровообращение. Если лекарство хорошо всасывается через кожу, его можно использовать как средство системного действия. Кожные лекарственные формы включают: мази , подтяжки, лосьоны , мази , кремы, присыпки, аэрозоли и трансдермальные пластыри . [13]Специально разработанные пластыри в настоящее время используются для доставки фентанила , никотина и других соединений. Более медленное всасывание через кожу по сравнению с пероральным или инъекционным путем может позволить пластырям обеспечивать лекарство в течение 1-7 дней. [14] , например , нитроглицерин данного трансдермально может обеспечить часы защиты от стенокардии , тогда как продолжительность эффекта сублингвально может быть только минуты. [15]

Измерение абсорбции кожи [ править ]

Количество химического вещества, которое абсорбируется через кожу, можно измерить прямо или косвенно. [16] Исследования показали, что существуют виды, у которых есть различия в абсорбции различных химических веществ. Измерения на крысах, кроликах или свиньях могут отражать или не отражать поглощение человеком. [10] Определение скорости проникновения агентов через кожу важно для оценки риска от воздействия.

Прямое измерение [ править ]

In vivo [ править ]

Химическое вещество можно наносить непосредственно на кожу с последующим измерением крови и мочи в определенные моменты времени после нанесения, чтобы оценить количество химического вещества, попавшего в организм. Концентрация в крови или моче в определенные моменты времени может быть представлена ​​в виде графика, чтобы показать площадь под кривой, а также степень и продолжительность абсорбции и распределения, чтобы обеспечить измерение системного всасывания. Это можно сделать у животных или людей с помощью сухого химического порошка или химического вещества в растворе. [17]Для этих экспериментов обычно используются крысы. Перед нанесением химического препарата участок кожи бреется. Часто область применения химикатов накрывают, чтобы предотвратить проглатывание или стирание исследуемого материала. Образцы крови и мочи берутся через определенные интервалы времени после нанесения (0,5, 1, 2, 4, 10 и 24 часа), и в некоторых протоколах в выбранное конечное время животное может быть вскрыто. Образцы тканей также могут быть оценены на наличие исследуемого химического вещества. [18] В некоторых протоколах испытаний могут быть протестированы многие животные, а вскрытия могут проводиться через определенные промежутки времени после воздействия. Биомониторинг, такой как периодический отбор образцов мочи у рабочих, подвергшихся воздействию химических веществ, может дать некоторую информацию, но с помощью этого метода трудно отличить воздействие на кожу от воздействия ингаляции.

Ex vivo [ править ]

Свойства проницаемости рогового слоя по большей части не изменяются после его удаления из организма. [18] Кожа, которая была тщательно снята с животных, также может использоваться для определения степени местного проникновения, помещая ее в камеру и нанося химическое вещество с одной стороны, а затем измеряя количество химического вещества, попадающего в жидкость, с другой. боковая сторона. [14] Одним из примеров этого метода ex vivo является изолированный перфузируемый свиной лоскут. [4] Этот метод был впервые описан в 1986 году как гуманная альтернатива тестированию на животных in vivo. [19]

In vitro [ править ]

Также использовались такие методы, как статические диффузионные ячейки ( ячейки Франца) и проточные диффузионные ячейки (ячейки Броно). [4] Ячейка Франца состоит из двух камер, разделенных мембраной из кожи животных или человека. Кожа человека предпочтительна, но по этическим и другим соображениям не всегда доступна. Кожа человека часто бывает после вскрытия трупа или пластической операции. [20] Тестируемый продукт наносится на мембрану через верхнюю камеру. Нижняя камера содержит жидкость, из которой через регулярные промежутки времени берутся образцы для анализа, чтобы определить количество активных клеток, которые проникли через мембрану в заданные моменты времени.

Ячейки Броно похожи на ячейки Франца, но используют проточную систему под слоем мембраны, а пробы жидкости ниже берутся непрерывно, а не в заданные моменты времени. [21] Некоторые производители заменили клетки Броно на встроенные .

Косвенное измерение [ править ]

Иногда по гуманным причинам невозможно нанести лекарство на кожу и измерить его абсорбцию. Зарин , нервно-паралитический газ, может проникать через неповрежденную кожу и быть смертельным при низких концентрациях. Таким образом, если нужно оценить риск воздействия зарина, необходимо принять во внимание абсорбцию через кожу и другие пути, но нельзя этически тестировать зарин на людях; таким образом, были найдены способы моделирования риска воздействия агента на кожу.

В некоторых случаях модели используются для прогнозирования степени воздействия или поглощения и для оценки опасности для здоровья населения. Чтобы оценить риск химического вещества, вызывающего проблемы со здоровьем, необходимо оценить химическое вещество и воздействие. Моделирование воздействия зависит от нескольких факторов и предположений.

  1. Открытая поверхность кожи. Площадь поверхности взрослого человека составляет около 20 900 квадратных сантиметров (3 240 квадратных дюймов), а площадь поверхности ребенка 6 лет - около 9 000 квадратных сантиметров (1400 квадратных дюймов). Эти цифры и цифры для других частей или частей тела можно найти в Справочнике по воздействию на окружающую среду (EPA) 1996 [22] или рассчитать с использованием других баз данных. [23]
  2. Продолжительность воздействия (в часах, минутах и ​​т. Д.).
  3. Концентрация химического вещества.
  4. Коэффициент проницаемости химического вещества (насколько легко химическое вещество проникает через кожу). Это можно оценить с помощью коэффициента распределения октанол-вода (измерение поглощения из водного раствора порошкообразным роговым слоем). [24]
  5. Вес человека. Обычно используется стандартный вес взрослого 71,8 кг, 6-летнего ребенка 22 кг и девочки детородного возраста 60 кг. [22]
  6. Характер воздействия, например, нанесение крема на все тело, только на небольшую область или ванна с разбавленным раствором.

Контакт с кожей с сухим химическим веществом [ править ]

Чтобы рассчитать дозу химического вещества, которому подвергается человек, необходимо умножить площадь поверхности кожи, подвергшейся воздействию, на концентрацию химического вещества в веществе, которое контактирует с кожей. Затем умножьте на время контакта, на коэффициенты проницаемости и любые необходимые коэффициенты преобразования единиц, а затем разделите на вес человека.
Простая математическая формула для оценки дозы при однократном воздействии:
концентрация химического вещества × экспонированная площадь × коэффициент проницаемости / масса тела.
Модели для этого можно найти в Стандартных операционных процедурах Агентства по охране окружающей среды для оценки воздействия в жилых помещениях. [25] Эти модели устанавливают руководящие принципы для оценки воздействия пестицидов, чтобы можно было оценить риск и предпринять соответствующие действия, если риск будет сочтен слишком большим с учетом воздействия.

Контакт кожи с химическим веществом в растворе (вода и т. Д.) [ Править ]

Это можно смоделировать аналогично сухому химическому веществу, но необходимо учитывать количество раствора, с которым контактирует кожа. Были предложены и смоделированы три сценария воздействия химических веществ в растворе.
а. Человек может частично подвергаться воздействию раствора в течение определенного периода времени. Например, если кто-то стоял в загрязненной паводковой воде в течение определенного периода времени или работал в ситуации, когда руки и предплечья были погружены в раствор в течение определенного периода времени. Этот тип сценария зависит от пораженного участка кожи и продолжительности воздействия, а также от концентрации химического вещества в растворе. Возможно, придется отрегулировать коэффициенты поглощения для различных участков тела, поскольку ступни более мозолистые на дне и пропускают меньше химикатов, чем голени. Скорость всасывания химикатов соответствует следующей общей схеме от самого быстрого к самому медленному: Мошонка> Лоб> Подмышка> Скальп> Спина = Живот> Ладонь = под поверхностью стопы. [4]Всасывание через кожу разбавленного раствора при частичном воздействии на ногу или руку было смоделировано Шарфом. [17] EPA также имеет руководство по расчету поглощенных кожей доз химических веществ из загрязненной воды. [26]
Математическая формула:
Мощность дозы, поглощенной кожей = концентрация в воде × площадь облучения × время воздействия × коэффициент проницаемости × коэффициенты пересчета .
б. Второй сценарий - полное погружение тела, такое как плавание в бассейне или озере. Воздействие в плавательных бассейнах только частично на кожу, и был предложен SWIMODEL. [27] Эта модель учитывает не только воздействие на кожу, но также рассматривает воздействие на глаза, проглатывание, вдыхание и слизистые оболочки, которое может произойти из-за полного погружения. Вторая модель, касающаяся в первую очередь абсорбции через кожу, была создана Шарфом для оценки риска чрезмерного распыления пестицидов в результате распыления с воздуха на плавательные бассейны. [17] В этих моделях для математических расчетов используется площадь всей поверхности тела, а не площадь отдельных частей.
c. Третий сценарий - воздействие брызг или капель. Эта модель учитывает, что не вся вода, несущая химические вещества, которые вступают в контакт с кожей, остается на коже достаточно долго, чтобы обеспечить абсорбцию. Только та часть химического вещества в растворе, которая остается в контакте с кожей, доступна для абсорбции. Это можно смоделировать с использованием факторов прилипания к воде, как постулирует Гуджрал 2011. [28]

Контакт кожи с газом или аэрозолем [ править ]

Это незначительный фактор, и он игнорировался в большинстве оценок риска химических веществ как путь воздействия газообразных или аэрозольных токсичных веществ. В этой области необходимы дополнительные исследования. [29]

Контроль впитывания кожи [ править ]

Если считается, что воздействие на кожу и абсорбция указывают на риск, можно использовать различные методы уменьшения абсорбции.

  • Этикетки с химическими веществами могут быть адаптированы для использования перчаток или защитной одежды .
  • Предупреждения о немедленном мытье при попадании химического вещества на кожу могут быть сделаны.
  • Закройте бассейны или озера для купающихся.
  • Ограничьте время воздействия химических веществ, т.е. рабочие могут работать только с определенными химическими веществами в течение определенного времени в день.

См. Также [ править ]

  • Поглощение (химия)
  • Всасывание (фармакокинетика)
  • Кожный пластырь
  • Эпидермис (кожа)
  • Оценка воздействия
  • Воздействие токсинов
  • Актуальные лекарства

Ссылки [ править ]

  1. ^ Workplace Safety & Health Topics: Skin Exposures & Effects. CDC. Retrieved April 17, 2014.
  2. ^ a b Eaton, DL and Klaassen Curtis D. Principles of Toxicology. in Cassarett & Doull's Toxicology, The Basic Science of Poisons. 5th edition. 1996. McGraw-Hill.
  3. ^ Bos, JD; Meinardi, MM (2000). "The 500 Dalton rule for the skin penetration of chemical compounds and drugs". Exp. Dermatol. 9 (3): 165–9. doi:10.1034/j.1600-0625.2000.009003165.x. PMID 10839713.
  4. ^ a b c d e Baynes, RE and Hodgson E. Absorption and Distribution of Toxicants. in Chapter 6 of A Textbook of modern toxicology. 3rd edition. 2004, John Wiley & Sons, Inc.
  5. ^ Morganti, P., Ruocco, E., Wolf, R., & Ruocco, V. (2001). "Percutaneous absorption and delivery systems." Clin Dermatol. 19: 489-501.
  6. ^ Hood, Ernie (2005). "Tap Water and Trihalomethanes: Flow of Concerns Continues". Environmental Health Perspectives. 113 (7): A474. doi:10.1289/ehp.113-a474. PMC 1257669.
  7. ^ Jaccobson, APM; Stephen, KW; Strang, R (1992). "Fluoride Uptake and Clearance from the Buccal Mucosa following Mouthrinsing". Caries Res. 26 (1): 56–58. doi:10.1159/000261428. PMID 1568238.
  8. ^ Gabler, WL (1968). "Absorption of fluoride through the oral mucosa of rats". Arch Oral Biol. 13 (6): 619–623. doi:10.1016/0003-9969(68)90140-4. PMID 5244286.
  9. ^ Brown, H.S.; Bishop, D.R.; Rowan, C.A. (1984). "The role of skin absorption as a route of exposure for VOCs in drinking water". Am. J. Public Health. 74 (5): 479–84. doi:10.2105/AJPH.74.5.479. PMC 1651599. PMID 6711723.
  10. ^ a b Rozman, KK and Klaassen CD. Absorption, Distribution and Excretion of Toxicants. in Cassarett & Doull's Toxicology, The Basic Science of Poisons. 5th edition. 1996. McGraw-Hill
  11. ^ a b Baggot JD. Disposition and Fate of Drugs in the Body. Chapter 5 in Veterinary Pharmacology and Therapeutics, 6th edition, 1988 Iowa State Press, Ames.
  12. ^ Booth NH, Topical Agents. Chap 44 in Veterinary Pharmacology and Therapeutics, 6th edition, 1988 Iowa State Press, Ames.
  13. ^ Davis, LE. Drug presentation and prescribing. Chap 3 in Veterinary Pharmacology and Therapeutics, 6th edition, 1988 Iowa State Press, Ames.
  14. ^ a b Rice, RH and Cohen DE. Toxic Responses of the Skin. in Cassarett & Doull's Toxicology. The Basic Science of Poisons. 5th Edition. 1996. McGraw-Hill
  15. ^ Shargel, L and Yu, A. Chapter 11. Modified-release drug products and drug delivery systems. in Applied Biopharmaceuts and Pharmacokinetics. 3rd edition. 1993 Appleton & Lange.
  16. ^ Musazzi, Umberto M.; Matera, Carlo; Dallanoce, Clelia; Vacondio, Federica; De Amici, Marco; Vistoli, Giulio; Cilurzo, Francesco; Minghetti, Paola (2015). "On the selection of an opioid for local skin analgesia: Structure-skin permeability relationships". International Journal of Pharmaceutics. 489 (1–2): 177–185. doi:10.1016/j.ijpharm.2015.04.071. ISSN 0378-5173. PMID 25934430.
  17. ^ a b c Scharf, JE; et al. (2008). "Dermal absorption of a dilute aqueous solution of malathion". J. Emerg. Trauma Shock. 1 (2): 70–73. doi:10.4103/0974-2700.43182. PMC 2700616. PMID 19561983.
  18. ^ a b World Health Organization, Enivironmental Health Criteria 235, Dermal Absorption, 2006.
  19. ^ Riviere JE et al. The isolated perfused porcine skin flap (IPPSF). I. A novel in vitro model for percutaneous absorption and cutaneous toxicology studies. Fundam Appl Toxicol. 1986 Oct;7(3):444-53.
  20. ^ Dressler WE (1999) Hair dye absorption. In: Bronaugh RL & Maibach HI eds. Percutaneous absorption: drugs–cosmetics–mechanisms–methodology, 3rd ed. New York, Marcel Dekker, pp 685–716 (Drugs and the Pharmaceutical Sciences Vol. 97).
  21. ^ Bronaugh, R.L.; Stewart, R.F. (1985). "Methods for percutaneous absorption studies. IV. The flowthrough diffusion cell". J. Pharm. Sci. 74 (1): 64–67. doi:10.1002/jps.2600740117. PMID 3981421.
  22. ^ a b EPA Exposure Handbook 1996
  23. ^ Yu, CY et al. Human body surface area database and estimation formula. Burns. 2010 Aug;36(5):616-29..
  24. ^ Wester; et al. (1987). "In vivo and vitro binding to powdered human stratum corneum as methods to evaluate skin absorption of environmental chemical contaminiants from ground and surface water". J Toxicol Environ Health. 21 (3): 367–374. doi:10.1080/15287398709531025. PMID 3108517.
  25. ^ EPA 2012 Standard Operation Procedures (SOPs) for Residential Exposure Assessment
  26. ^ US Enivironmental Protection Agency. Risk Assessment Guidance for Superfund. Volume I: Human Health Evaluation Manual (Part E, Supplemental Guidance for Dermal Risk Assessment)-Final. Washington, DC: US EPA, Office of Superfund Remediation and Technology Innovation, EPA/540/R/99/005, OSWER 9285.7-02EP, July 2004.
  27. ^ Dang, 1996 EPA SOP Estimating post application dermally absorbed dose from chemicals in Swimming pools
  28. ^ Gujral, J. S.; Proctor, D. M.; Su, S. H.; Fedoruk, J. M. (2011). "Water Adherence Factors for Human Skin". Risk Analysis. 31 (8): 1271–1280. doi:10.1111/j.1539-6924.2011.01601.x. PMID 21453376.
  29. ^ Rauma, M.; et al. (Feb 2013). "Predicting the absorption of chemical vapours". Adv Drug Deliv Rev. 65 (2): 306–14. doi:10.1016/j.addr.2012.03.012. PMID 22465561.

External links[edit]

  • Skin Exposures & Effects, Centers for Disease Control and Prevention
  • EDETOX database
  • WHO, Environmental Health Criteria 235, Dermal Absorption
  • EPA 2012 Standard Operation Procedures (SOPs) for Residential Exposure Assessment
  • Description of Franz cells
  • [1]