La cellule de diffusion verticale (cellule de diffusion Franz) évalue les formulations transdermiques en simulant les conditions physiologiques de la peau humaine pour mesurer la pénétration d'un médicament, son dépôt et son éventuelle entrée dans la circulation systémique. Elle fixe un échantillon de peau entre un compartiment donneur contenant la formulation (comme l'écran solaire Morin) et un compartiment récepteur qui imite la circulation sanguine, permettant aux chercheurs de quantifier le mouvement du médicament au fil du temps.
Idée clé Cet appareil est la norme pour déterminer le « destin » d'un médicament appliqué sur la peau. Il distingue les formulations conçues pour une libération contrôlée locale (restant dans les couches de la peau) de celles destinées à une absorption systémique (entrant dans la circulation sanguine), garantissant que le produit est sûr et efficace selon son usage prévu.
Simulation de l'environnement physiologique
Pour prédire avec précision le comportement d'une formulation comme l'écran solaire Morin sur un humain, la cellule Franz reproduit les barrières et les conditions essentielles du corps.
Le système à deux chambres
L'appareil utilise un compartiment donneur en haut et un compartiment récepteur en bas. La formulation est appliquée dans la chambre donneuse, tandis que la chambre réceptrice est remplie d'un liquide (souvent du phosphate tamponné salin) pour représenter la circulation sanguine.
L'interface biologique
Un échantillon de peau (ou une membrane synthétique) est solidement monté entre ces deux chambres. Cet échantillon agit comme la principale barrière, simulant la résistance biologique réelle que le médicament doit surmonter pour pénétrer le tissu ou atteindre la circulation sanguine.
Contrôle précis de l'environnement
Pour imiter l'environnement *in vivo*, l'appareil maintient une température constante de 32°C, représentant la température de surface naturelle de la peau humaine. Ceci est généralement réalisé à l'aide d'une chemise à bain d'eau entourant la cellule.
Quantification de la performance du médicament
L'objectif principal de l'utilisation d'une cellule Franz est de générer des données quantitatives concernant la cinétique (mouvement) du médicament.
Mesure de la perméation et du flux
Tout au long de l'expérience, le liquide dans le compartiment récepteur est continuellement mélangé par agitation magnétique pour assurer une distribution uniforme. Les chercheurs prélèvent périodiquement ce liquide pour calculer le flux à l'état d'équilibre (Jss), qui révèle le taux auquel le médicament traverse la barrière cutanée.
Évaluation du dépôt cutané
Pour des produits comme l'écran solaire Morin, l'objectif est souvent une libération contrôlée locale. Cela signifie que l'appareil est utilisé pour confirmer que les ingrédients actifs se déposent dans les couches de la peau (concentration élevée) plutôt que de passer complètement dans le liquide récepteur (faible absorption).
Évaluation du risque systémique
En surveillant la concentration du médicament dans le liquide récepteur, les chercheurs peuvent évaluer la sécurité. Une concentration élevée dans le liquide récepteur indique une absorption systémique, ce qui est souhaitable pour un patch de nicotine mais potentiellement indésirable pour un écran solaire cosmétique.
Comprendre les compromis
Bien que la cellule de diffusion Franz soit la norme de l'industrie pour les tests *in vitro*, il est important de reconnaître les limites de cette simulation.
Absence de flux sanguin actif
Le compartiment récepteur imite la « condition de puits » de la circulation sanguine, mais il repose sur une agitation magnétique plutôt que sur une circulation active. Cela détermine les taux de diffusion passive, mais ne peut pas reproduire parfaitement la manière dont un système circulatoire vivant élimine activement les médicaments du site.
Variabilité biologique
Les résultats dépendent fortement de la qualité et de la source de l'échantillon de peau utilisé. Les variations dans l'épaisseur de la peau, l'espèce (humaine vs animale) ou les niveaux d'hydratation peuvent introduire des variables qui affectent la reproductibilité des coefficients de perméation.
Faire le bon choix pour votre objectif
Lors de l'analyse des données d'une cellule de diffusion verticale, vos critères de succès dépendent entièrement de l'intention thérapeutique de votre formulation.
- Si votre objectif principal est l'efficacité locale (par exemple, écran solaire) : Recherchez des données de dépôt élevées dans les couches de la peau et une détection minimale dans le liquide récepteur pour garantir que le médicament agit localement sans toxicité systémique.
- Si votre objectif principal est la délivrance systémique (par exemple, patch transdermique) : Privilégiez un flux à l'état d'équilibre (Jss) élevé et une accumulation significative dans le compartiment récepteur pour confirmer que le médicament contourne avec succès la barrière pour entrer dans la circulation sanguine.
La cellule de diffusion verticale fournit les preuves définitives nécessaires pour ajuster une formulation soit pour une pénétration maximale de la barrière, soit pour une rétention locale ciblée.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Libération contrôlée locale (par exemple, écran solaire) | Délivrance systémique (par exemple, patch antidouleur) |
|---|---|---|
| Objectif principal | Dépôt ciblé dans les couches de la peau | Entrée dans la circulation sanguine |
| Métrique clé | Concentration tissulaire cutanée élevée | Flux à l'état d'équilibre (Jss) élevé |
| Liquide récepteur | Détection minimale du médicament | Accumulation significative du médicament |
| Focus sur la sécurité | Éviter la toxicité systémique | Dosage systémique cohérent |
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Références
- Srinivas Mutalik, C. Mallikarjuna Rao. Development and evaluation of sunscreen creams containing morin-encapsulated nanoparticles for enhanced UV radiation protection and antioxidant activity. DOI: 10.2147/ijn.s90964
Cet article est également basé sur des informations techniques de Enokon Base de Connaissances .
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