В данном исследовании представлена имитация прибрежной системы с использованием мышиной модели для количественной оценки степени удержания и фотопротекторной эффективности солнцезащитных средств в условиях воздействия комплексных факторов окружающей среды, включая ультрафиолетовое облучение, погружение в морскую воду, вымывание волнами и высушивание ветром. Данный метод служит инструментом доклинического скрининга и не заменяет стандартизированные клинические испытания.
Методическая статья
Симуляционная система прибрежной зоны In Vivo для мышей для оценки эффективности и стойкости солнцезащитных средств
* These authors contributed equally
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Ультрафиолетовое (УФ) излучение является основным природным фактором, вызывающим фотостарение кожи, солнечные ожоги и острые УФ-индуцированные повреждения кожи. Солнцезащитные средства — наиболее распространённый способ фотозащиты; однако существующие методы их оценки не позволяют точно имитировать сложные прибрежные условия, а также сопряжены с высокими затратами и этическими ограничениями. В настоящем исследовании представлена новая модель испытательной системы с имитацией прибрежной зоны в сочетании с живой мышиной моделью для количественной оценки эффективности и стойкости солнцезащитных средств при воздействии сложных природных факторов. Специально разработанная камера включает управляемое УФ-облучение, погружение в морскую воду с имитацией волн и механизмы обдува. Обработанные участки кожи BALB/c мышей обрабатывали различными солнцезащитными средствами и подвергали стандартизированному 120-минутному циклу моделирования прибрежной зоны. Степень удержания солнцезащитных средств определяли с помощью флуоресцентной визуализации, а фотозащитную эффективность оценивали с помощью окрашивания гематоксилином и эозином (H&E)&E) окрашивание для оценки толщины эпидермиса и воспалительной инфильтрации. Результаты показали, что данная система способна эффективно дифференцировать эффективность различных солнцезащитных средств. В частности, водостойкое солнцезащитное средство с высокой степенью защиты продемонстрировало наибольший показатель удержания и обеспечило наилучшую защиту от ультрафиолетового и экологического повреждения. Данный протокол представляет собой экономически выгодную, высоковоспроизводимую и этичную альтернативу доклинического скрининга для изучения средств защиты кожи в условиях моделируемых экстремальных воздействий, выполняя роль исследовательского моста, а не валидированной замены обязательного тестирования SPF на людях.
Введение
Ультрафиолетовое (УФ) излучение, в частности UVA и UVB, является основной причиной фотостарения кожи, солнечных ожогов и острых УФ-индуцированных повреждений кожи1,2,3. Использование солнцезащитных средств — наиболее широко применяемая стратегия для смягчения этих неблагоприятных эффектов4,5. Следовательно, точная оценка эффективности солнцезащитных средств имеет критическое значение как для дерматологических исследований, так и для косметической промышленности.
В настоящее время основными методами тестирования эффективности солнцезащитных средств являются инструментальные анализы in vitro и клинические исследования на людях6,7. Методы in vitro, такие как УФ-спектрофотометрия на кварцевых пластинах или искусственной коже, экономичны и обладают высокой воспроизводимостью8,9. Однако они не позволяют имитировать сложную динамику образования пленки солнцезащитного средства, его водостойкость и устойчивость к смыванию на живой коже. Напротив, клинические исследования на людях, в которых измеряется минимальная эритематозная доза (МЭД) на спине добровольцев, считаются золотым стандартом определения фактора защиты от солнца (SPF) в соответствии с руководствами Международной организации по стандартизации (ISO) (SPF: ISO 24444, водостойкость: ISO 16217) и FDA10,11,12,13,14. Несмотря на их надежность, клинические исследования дорогостоящи, требуют много времени, подвержены значительным индивидуальным вариациям и сильно ограничены этическими соображениями, особенно при тестировании в экстремальных или потенциально вредных условиях окружающей среды.
Значительным ограничением существующих методов оценки является невозможность всестороннего моделирования реальных условий прибрежной среды. Во время отдыха на море солнцезащитные средства подвергаются синергическому процессу деградации, включающему воздействие морской воды с высоким содержанием солей и смывание волнами15,16. Эти факторы резко снижают стабильность адгезии и продолжительность защитного действия нанесенных продуктов. Чтобы преодолеть эти ограничения, в данном исследовании представлена новая система имитации прибрежной среды с использованием модели мышей BALB/c. Эта система объединяет несколько ключевых параметров окружающей среды — включая интенсивность УФ-излучения, соленость морской воды, температуру воды, силу волн и скорость ветра — в единую, высококонтролируемую платформу. Благодаря сочетанию данного оборудования с количественной флуоресцентной визуализацией и гистологическим анализом, данный протокол позволяет точно оценить как степень удержания солнцезащитного средства, так и физиологическую эффективность защиты. Этот метод представляет собой надежное, недорогое и эффективное решение для оценки свойств солнцезащитных средств в сложных реальных морских сценариях.
Протокол
Все методы, связанные с позвоночными животными, проводились в соответствии с институциональными правилами и одобрены комитетом по уходу за лабораторными животными и этике Института биомедицинских исследований Guangdong Laidi, Ltd. под номером утверждения LDSW2025050-4.
1. Настройка моделируемой прибрежной камеры
- Соберите испытательную камеру, состоящую из прозрачного герметичного металлического ящика (размеры: длина 40 см × 30 см ширина × 30 см высотой) с отверстиями для доступа животных.
- Установите блок имитации УФ-излучения: разместите УФ-лампы (6 Вт) в верхней части камеры, обеспечивая приблизительную интенсивность 2 мВт/см²2Это имитирует средний интенсивный полуденный солнечный свет на побережье.
ВНИМАНИЕ: Ультрафиолетовое излучение опасно для глаз и кожи. Убедитесь, что камера полностью герметизирована, и используйте соответствующие защитные очки и средства индивидуальной защиты при работе с УФ-установкой. - Подключите блок водной среды. Заполните встроенный водяной бак искусственной морской водой.
- Приготовьте морскую воду, растворив коммерческую морскую соль в очищенной воде в соотношении 1 кг (± 0,05 кг соли на 30 л (± 0,5 л) воды. Установите контроллер температуры воды для поддержания постоянной температуры 25 °С± 1 °C).
- Включите волногенератор при расходе воды около 10 л/мин, чтобы смоделировать механическое трение умеренных прибрежных волн.
- Установите вентилятор таким образом, чтобы поток воздуха проходил над зоной содержания животных. Откалибруйте поток воздуха до 35 кубических футов в минуту (CFM) для имитации морского бриза.
- Подключите все компоненты к центральному интерфейсу управления. Перед тестированием введите в систему управления целевые параметры окружающей среды и откалибруйте их с помощью соответствующих измерительных приборов.
ПРИМЕЧАНИЕ: Проведите эту первоначальную проверку с помощью внешнего портативного цифрового УФ-радиометра, водонепроницаемого термометра и анемометра, убедившись, что интенсивность УФ-излучения (2 мВт/см²)2), температура воды (25 °температура и скорость ветра (35 CFM) соответствовали заданным значениям перед началом биологических экспериментов - Во время эксперимента включайте или выключайте ультрафиолетовые лампы, волногенератор и дренаж воды через интерфейс для точного выполнения чередующихся фаз погружения и извлечения
2. Подготовка модели животного
- Взрослое содержание BALB/c мышей (массой приблизительно 20–25 г) в стандартных условиях и выдерживают их в течение одной недели до начала эксперимента.
- Кратковременно анестезируйте мышей с использованием 1,5% изофлурана через ингаляция для минимизации стресса. Предварительно сбрить шерсть на спинах мышей с помощью устройства для удаления шерсти животных.
- Затем нанесите коммерческий химический крем-депилятор равномерно на спинную кожу мышей. Через 3–5 минут аккуратно удалите волосы с помощью теплого влажного марлевого тампона.
ОСТОРОЖНО: Химические депиляторные кремы и параформальдегид, используемые в гистологии, являются токсичными и раздражающими веществами. Работайте с ними в хорошо проветриваемом помещении, используя защитные перчатки. Утилизация: утилизируйте все химические отходы (параформальдегид) и биологические отходы (трупы животных и ткани) в специально отведённые контейнеры для биоопасных и химических отходов строго в соответствии с требованиями учреждения и местных регламентов. - Поместите обработанных мочалкой мышей на дополнительные 2 дня для восстановления. Перед экспериментом визуально осмотрите кожу спины, чтобы подтвердить полное отсутствие эритемы или раздражения, вызванных процессом депиляции.
- Нанесите крест на оголённую кожу спины с помощью чёрного маркера, чтобы разделить область на четыре отдельных квадранта (квадранты 1–4).
3. Нанесение солнцезащитного средства и предварительная обработка
- Приготовьте тестируемые солнцезащитные средства. Случайным образом выберите три коммерческих солнцезащитных средства: А, Б и В.
- Нанесите солнцезащитный крем на отведённые участки с помощью 20 μмикропипеткой на 10 мкл и равномерно распределите состав с помощью стерильного перчатки пальца круговыми движениями в течение 10 с, чтобы обеспечить образование однородной пленки следующим образом:
ПРИМЕЧАНИЕ: Следите за тем, чтобы давление, оказываемое кончиком пальца, оставалось одинаковым во всех четвертях. Неравномерное распределение или чрезмерное давление может привести к неоднородной толщине пленки, что непосредственно скажется на воспроизводимости последующей оценки удерживания. - Квадрант 1 (верхний левый): нанесите 20 мг/см²2 солнцезащитного крема А.
- Квадрант 2 (верхний правый): нанесите 20 мг/см2 от солнцезащитного крема B.
- Квадрант 3 (нижний левый): нанесите 20 мг/см²2 солнцезащитного крема C.
- Квадрант 4 (нижний правый): не обрабатывать (контроль без защиты).
- Поместите мышей в положение покоя на 5 мин, чтобы обеспечить равномерное и стабильное распределение солнцезащитного средства на коже спины.
4. Оценка удержания солнцезащитного средства
- Добавьте безопасный флуоресцентный маркер (0,01 % масс./масс. Sulfo Cy7) в солнцезащитный крем A, солнцезащитный крем B и солнцезащитный крем C.
- Нанесите флуоресцентные солнцезащитные средства на кожу спины мышей, как описано в разделе 3.
- Получите начальное изображение фоновой флуоресценции (F0) дорсальной кожи с использованием in vivo система флуоресцентной визуализации
ПРИМЕЧАНИЕ. Убедитесь, что параметры визуализации, включая время экспозиции и фокальную плоскость, строго фиксированы для каждого животного. Некорректное получение исходного уровня (F0) сделает недействительным окончательный расчет скорости удержания солнцезащитного средства. - Поместите мышей в испытательную камеру. Выключите УФ-лампы и установите температуру воды на 25 °С.
- Поднимите уровень воды и включите генератор волн, чтобы мыши находились в фазе погружения (плавания) в течение 30 минут, при этом их головы должны безопасно оставаться над поверхностью воды.
- Затем выключите волногенератор и понизьте уровень воды, чтобы обнажить ступенчатую металлическую платформу внутри камеры, предоставив мышам возможность безопасно находиться на платформе в течение 30 мин (фаза эмерсии).
- Повторите фазу погружения продолжительностью 30 минут и фазу эмерсии продолжительностью 30 минут для второго цикла (всего 120 минут).
- Получите изображение флуоресценции после экспозиции (F1), используя in vivo система визуализации
- Рассчитайте уровень удержания с использованием формулы:
Уровень удержания = (Ф1 / Ф0) × 100% (1) - Рассчитайте относительную интенсивность флуоресценции по формуле:
Интенсивность флуоресценции = (Ф1(X) / F1(A)) × 100% (2)
где F0 — это базовая интенсивность флуоресценции, F1 — интенсивность флуоресценции после эксперимента, F1(A) — интенсивность флуоресценции после эксперимента в области, обработанной солнцезащитным кремом A, а F1(X) — интенсивность флуоресценции после эксперимента в области, обработанной солнцезащитным кремом B или C.
ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что УФ-лампы остаются выключенными во время эксперимента по регистрации флуоресценции, чтобы предотвратить гашение флуоресценции под действием УФ-излучения. Общее время экспозиции составляет 120 мин; обеспечьте постоянный контроль за животными.' частоту дыхания и уровень активности на протяжении всей фазы погружения для подтверждения отсутствия признаков затруднённого дыхания или усталости.
5. Определение фотозащитной эффективности
- Нанесите стандартные (нефлуоресцентные) солнцезащитные средства на спины мышей, как описано в разделе 3.
- Нанесите кусочек черной ленты, блокирующей УФ-излучение, на верхнюю часть шеи мыши, чтобы использовать ее в качестве внутреннего контроля, защищенного от УФ-излучения. Запишите исходное состояние кожи через макроскопическая фотография
ПРИМЕЧАНИЕ: Плотно прижмите края ленты, чтобы предотвратить проникновение воды или случайное отсоединение во время фазы промывки волновым потоком. Если лента отклеится, внутренняя контрольная область окажется под воздействием УФ-излучения и воды, что исказит гистологический контрольный уровень. - Подвергните мышей той же программе циклического воздействия воды, описанной в разделе 4, с включенным блоком имитации УФ-излучения: поднимите уровень воды на 30 мин (фаза погружения), затем опустите уровень воды на 30 мин (фаза извлечения), и повторите цикл второй раз (всего 120 мин).
- Извлеките мышей из камеры и зафиксируйте наличие эритемы, шелушения или уплотнения кожи с помощью макроскопической фотографии.
ПРИМЕЧАНИЕ: На основании размеров камеры (40 см × 30 см × 30 см) и животные' пространственная активность относительно источника света, суммарная доза УФ-излучения, поданная в течение 120-минутного цикла, оценивается приблизительно в 2,5 Дж/см²2Дозировки на этом уровне эффективно вызывают измеримое утолщение эпидермиса и острое воспаление, обеспечивая при этом безопасность мышей и строго соблюдая пределы благополучия животных3. - В конечной точке эксперимента эвтаназируйте мышей гуманным способом путем вывиха шейного отдела позвоночника под глубокой анестезией изофлураном, строго соблюдая Руководящие принципы Американской ветеринарной медицинской ассоциации (AVMA) по эвтаназии животных, с целью получения образцов кожных тканей для последующей гистологической оценки. Иссеките кожные ткани спины из четырёх квадрантов и области, защищённой лейкопластырем.
- Фиксируйте ткани в 4% параформальдегиде в течение 24 ч, после чего проведите стандартную дегидратацию, заливку в парафин и нарезку срезов.
- Окрасьте срезы гематоксилином и эозином (H&E)&E). Депарафинизируйте срезы в ксилоле, восстановите гидратацию с помощью этанола понижающей концентрации, окрасьте гематоксилином в течение 5 мин, промойте под проточной водопроводной водой, контрастно окрасьте эозином в течение 1 мин, обезводьте и заключите в среду для микроскопирования на основе смолы.
- Исследуйте окрашенные срезы под световым микроскопом. Измерьте толщину эпидермиса и оцените степень воспаления кожи, подсчитав количество инфильтрирующих воспалительных клеток.
ПРИМЕЧАНИЕ: Доза УФ-излучения, применяемая в ходе цикла, достаточна для индукции острой эритемы с целью оценки эффективности, но остаётся значительно ниже пороговых, безопасных, не вызывающих летального действия значений, о чём свидетельствует отсутствие у мышей признаков тяжёвого системного повреждения и сохранение нормальной физической активности после завершения тестового цикла.
6. Статистический анализ
- Проведите статистический анализ с использованием GraphPad Prism 9.5. Количественные переменные выражайте как среднее значение ± стандартное отклонение. Используйте однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA) с последующим тестом Тьюки’с последующим тестом для сравнений между несколькими группами. Статистическая значимость определялась как *p < 0.05, **p < 0,01, а ns указывает на отсутствие значимости (p > 0.05).
Результаты
Характеристика условий окружающей среды в системе тестирования
Перед оценкой in vivo физические параметры симулятора прибрежной среды были откалиброваны для обеспечения высокой точности воспроизведения условий. В блоке симуляции УФ-излучения использовалась лампа мощностью 6 W, излучающая в широком спектре от 300 до 420 nm с пиком длины волны на 340 nm. Такое спектральное распределение обеспечивает доминирующее излучение UVA с биологически значимой долей UVB, что эффективно отражает типичный ультрафиолетовый спектр естественного полуденного солнечного света, достигающего поверхности Земли17. Генератор волн работал с расходом 10 L/min, что создает умеренное напряжение сдвига жидкости, сопоставимое с мягким вымыванием прибрежными волнами. Кроме того, блок подачи воздуха обеспечивал постоянную скорость потока 35 CFM, что соответствует скорости ветра примерно 3–4 m/s над зоной тестирования. Это соответствует легкому бризу (3 балла по шкале Бофорта), характерному для прибрежных метеорологических условий18. Совокупность этих параметров надежно воспроизводит циклические механические и средовые стрессоры, воздействующие при типичном пребывании на побережье.
Оценка удерживающей способности солнцезащитного крема
Сначала была собрана установка для имитации прибрежной среды. Как показано на рисунке 1A, система состоит преимущественно из нагнетательного вентилятора, системы УФ-облучения, резервуара с имитацией морской воды и системы управления, которые используются соответственно для обдува, УФ-облучения, погружения в морскую воду и централизованного управления. После размещения мышей в установке и запуска системы были успешно имитированы фазы погружения и пребывания на берегу (рисунок 1B). С помощью данной установки мы в первую очередь исследовали удерживающую способность солнцезащитных кремов в этих условиях. Сначала на кожу спины мышей наносили имеющиеся в продаже солнцезащитные кремы A, B и C, меченные флуоресцентным маркером. Затем мыши подвергались чередующемуся циклу в имитационной установке, состоящему из 30 мин погружения (имитация плавания) и 30 мин фазы пребывания на поверхности (имитация принятия солнечных ванн на берегу). Через 2 ч, после полного цикла воздействия волн и ветра, остаточную флуоресценцию на коже регистрировали с помощью визуализации in vivo. Как показано на рисунке 2A–B, по сравнению с состоянием до имитации, во всех группах солнцезащитных кремов наблюдалось снижение интенсивности флуоресценции, что указывает на то, что смывающий эффект морских волн приводит к удалению значительного количества средства. При этом в квадранте, обработанном кремом C, сохранялся относительно высокий уровень флуоресценции, крем B продемонстрировал умеренную степень удержания, а крем A — самую низкую (рисунок 2C). Это свидетельствует о том, что солнцезащитные кремы C и B обладают более высокой удерживающей способностью. Эти данные подтверждают, что наша установка позволяет количественно дифференцировать стойкость различных составов в условиях комплексного воздействия окружающей среды.
Фотопротекторная эффективность
Для дальнейшего изучения УФ-защитного действия этих солнцезащитных средств в условиях, имитирующих прибрежную среду, проводили макроскопическое наблюдение за кожей спины мышей. Как показано на Рисунки 3A и 3Bнезащищенный контроль демонстрировал повреждения, индуцированные УФ-излучением, которые характеризовались выраженной эритемой, покраснением и солнечным ожогом. Напротив, на участках, обработанных солнцезащитными средствами, симптомы солнечного ожога были значительно менее выражены. Кроме того, гистологический анализ используя H_2&проводили окрашивание по методу гематоксилин-эозина, и соответствовало вышеупомянутым макроскопическим наблюдениям (Рисунок 4A–B). При воздействии симулятора прибрежной среды на незащищенный контроль наблюдалось значительное утолщение эпидермиса и выраженная инфильтрация воспалительными клетками (Рисунок 4C) в дерме, что свидетельствует о том, что имитированная система тестирования в приморских условиях эффективно воспроизводит солнечный ожог кожи в реальной прибрежной среде. Применение солнцезащитных средств значительно смягчало эти патологические изменения. Примечательно, что толщина эпидермиса и инфильтрация воспалительными клетками в тканях кожи, обработанных солнцезащитным средством C, были очень близки к показателям внутреннего контроля с УФ-защитой, подвергавшегося тому же воздействию окружающей среды. Это указывает на то, что солнцезащитное средство C обеспечивает оптимальный защитный эффект в имитированной морской среде, что, вероятно, обусловлено его высоким коэффициентом удержания и присущими ему фотопротекторными свойствами.
Рисунок 1: Обзор имитационной системы для тестирования в прибрежных условиях. (A) Схематическая диаграмма аппарата. (B) Мыши внутри тестовой камеры. Специализированная тестовая камера объединяет устройство УФ-облучения, резервуар с водой с генератором волн и нагнетательный вентилятор, что эффективно имитирует реальную прибрежную среду. Данный рисунок получен авторами, авторские права отсутствуют. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Флуоресцентный анализ удерживания солнцезащитного средства. (A) Репрезентативные изображения флуоресценции кожи спины мыши до и после 120-минутного эксперимента. (B) Количественный анализ удерживания флуоресценции. (C) Анализ относительной интенсивности флуоресценции. Данные представлены как среднее ± SD (n = 5). Статистический анализ проводился с использованием однофакторного ANOVA с последующим апостериорным тестом Тюки. *p < 0.05, **p < 0.01. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Макроскопический вид кожи мыши после воздействия условий окружающей среды. (A) Репрезентативные макроскопические изображения кожи спины мыши после 120-минутного воздействия симулированной прибрежной среды. (B) Локально увеличенные изображения, демонстрирующие появление эритемы и шелушения на незащищенном контрольном участке по сравнению с участками, защищенными солнцезащитным средством, и внутренним контролем с УФ-экранированием (Normal). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4Гистологическая оценка фотопротекторной эффективности. (A) Репрезентативный H&Срезы кожи спины мыши, окрашенные гематоксилином и эозином, из разных зон обработки после воздействия факторов окружающей среды. Индикаторные линии обозначают границы измеряемого эпидермиса. Масштабный отрезок = 250 µm. (B) Количественный анализ толщины эпидермиса в каждой обозначенной области. (C) Количественная оценка относительного количества воспалительных клеток (%). Внутренний контроль с защитой от УФ-излучения (норма) был принят за базовый уровень (100%). Данные представлены в виде среднего значения ± SD (n = 5). Статистический анализ проводили с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим апостериорным критерием Тьюки. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть эту фигуру в более крупном масштабе.
Обсуждение
В данном исследовании была успешно разработана и валидирована многофакторная система имитации прибрежных условий в сочетании с живой моделью мышей. Данный интегрированный протокол не только представляет новый аппарат, но и позволяет проводить динамическую оценку стойкости солнцезащитных средств и их фотопротекторной эффективности в условиях синергетического воздействия факторов окружающей среды. Устраняя разрыв между упрощенными анализами in vitro и сложными клиническими испытаниями на людях, этот метод создает комплексную доклиническую платформу для изучения свойств составов для кожного барьера в реальных морских условиях.
Основным преимуществом данного протокола по сравнению с традиционными методами является его высокая экологическая достоверность. Стандартные тесты на водостойкость обычно предполагают статичное погружение в воду в лабораторной кювете19. В отличие от них, наша система объединяет в себе механическое трение при действии волн, осмотический стресс высокосоленой морской воды, испарительный эффект ветра и непрерывное УФ-облучение. Эти факторы действуют синергически, разрушая пленку солнцезащитного средства, что обеспечивает гораздо более строгий и реалистичный стресс-тест. Следует отметить, что во время оценки удержания флуоресценции УФ-лампы были выключены, чтобы предотвратить тушение флуорофора. Следовательно, данный конкретный тест оценивает физическую устойчивость к механическому вымыванию и осмотическому стрессу, но не учитывает фактор химической деградации, вызванной УФ-излучением. Чтобы компенсировать это, последующая гистологическая оценка проводилась с активированным УФ-модулем, что обеспечило комплексную оценку практической эффективности. Результаты наглядно продемонстрировали, что, хотя все солнцезащитные средства обеспечивали определенный базовый уровень защиты, степень удержания (Рисунок 2) и соответствующая гистологическая защита (Рисунок 4) значительно различались в зависимости от устойчивости состава к этим комбинированным динамическим воздействиям.
Использование мышей BALB/c обеспечивает отличную платформу in vivo, которая учитывает такие биологические переменные, как секреция кожного сала, трансэпидермальная потеря воды и динамика движений кожи, которые невозможно воспроизвести в моделях искусственной кожи. Доза УФ-излучения, подаваемая в течение 120-минутного цикла, строго контролировалась для эффективного индуцирования острого солнечного ожога на облучаемом участке кожи без возникновения системной токсичности или серьезных повреждений, что строго соответствовало этическим нормам содержания мышей BALB/c. Кроме того, разделение спины одной мыши на четыре квадранта позволило устранить межиндивидуальную биологическую вариабельность, что обеспечило высокую точность парных сравнений различных составов солнцезащитных средств.
Критически важным этапом данного протокола является обеспечение полного восстановления кожи мыши после депиляции, так как любое исходное раздражение исказит результаты гистологического анализа. Кроме того, для обеспечения высокой воспроизводимости между сериями опытов жизненно необходимы равномерное нанесение слоя солнцезащитного средства, стабильная калибровка параметров окружающей среды перед тестированием, а также точное соблюдение времени фаз погружения и извлечения. Что касается устранения возможных проблем, могут возникнуть несколько предсказуемых сложностей. При обнаружении неравномерного распределения солнцезащитного средства следует заново откалибровать объем дозирования пипеткой и обеспечить плавные круговые движения. Если эритема, вызванная депиляцией, сохраняется, период восстановления следует продлить или исключить соответствующих животных из исследования. Чтобы предотвратить утомление животных во время погружения, необходимо строго контролировать их активность и обеспечить полный доступ к платформе для отдыха в фазе погружения.
Ограничением данной модели являются анатомические и физиологические различия между кожей мыши и кожей человека (например, плотность волосяных фолликулов и толщина эпидермиса). Кожа мыши характеризуется более высокой плотностью волосяных фолликулов и более тонким эпидермисом, что может влиять на формирование пленки солнцезащитного средства. Многочисленные углубления волосяных фолликулов могут действовать как микрорезервуары, потенциально способствуя механическому удержанию солнцезащитных средств на основе частиц (неорганических) по сравнению со строго органическими составами. Несмотря на то, что данная модель является надежным сравнительным инструментом для скрининга составов, для окончательного определения индекса SPF по-прежнему необходимы клинические исследования на людях. Перспективы применения данной системы обширны. Помимо солнцезащитных средств, этот аппарат может быть адаптирован для оценки стойкости других косметических средств для наружного применения, барьерных кремов, перевязочных материалов и даже текстиля с УФ-защитой в суровых условиях окружающей среды. Интеграция этой системы оптимизирует R&процесс, предлагающий химикам-косметикам и дерматологам быстрый, экономичный и этичный метод скрининга перед переходом к клиническим исследованиям на людях.
Раскрытие информации
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Данная работа была поддержана грантом в рамках проекта по инновациям в области науки и технологий за счет собственных средств города Фошань (№ 2220001004842).
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Эозин | Macklin | 770427 | Используется для H&Окрашивание E |
| Этанол | Макклин | E809059 | Используется для H&Окрашивание на E |
| Крем для депиляции | Veet | TMG-001 | Используется для удаления пушковых волос |
| Гематоксилин | Macklin | H810910 | Используется для H&Окрашивание на E |
| ImageJ | Используется для анализа изображений | ||
| Система визуализации in vivo | PerkinElmer | IVIS Lumina III | Используется для определения сохранения флуоресценции |
| Изофлуран | RWD Life Science | R510-22-10 | Используется для анестезии мышей |
| Параформальдегид | Biosharp | BL539A | Используется для фиксации тканей кожи |
| Шейвер | Chemmole | CM700015 | Используется для удаления большей части волос |
| Хлорид натрия | Macklin | S805285 | Используется для приготовления имитированной морской воды |
| Sulfo Cy7 | Ruixibio | R-Z54515 | Используется для маркировки солнцезащитного средства |
| УФ-лампа | Kanfu Lighting Technology | T5-6W | Используется для обеспечения ультрафиолетового излучения |
| Ксилол | Macklin | X821391 | Используется для H&Окрашивание Е |
Ссылки
- RK Gupta, L Parvadiya, K Dudhat. Advancements in skin cancer prevention and treatment: harnessing technology, natural therapies, and emerging diagnostic approaches. Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 2025; 5: 1-54.
- Q Gao, C Xu, M Tan, et al. Hydrogel-based therapies for photoaging: current advances and future perspectives. J Cosmet Dermatol. 2025; 6: e70295.
- Hong S, Peng Z, Wu M, et al. Human-hair-derived natural particles as multifunctional sunscreen for effective UV protection. ACS nano. 2023; 17(15): 14943-14953.
- S Lautenschlager, HC Wulf, MR Pittelkow. Photoprotection. Lancet. 2007; 9586: 528-37.
- E Biba. Protection: the sunscreen pill. Nature. 2014; 7527: S124-5.
- M Pelizzo, E Zattra, P Nicolosi, et al. In vitro evaluation of sunscreens: an update for the clinicians. ISRN Dermatol. 2012; 352135.
- S Bielfeldt. Performance metrics of sunscreen formulations: in vitro and in vivo techniques. Curr Probl Dermatol. 2021; 124-132.
- J Akrman, L Kubác, H Bendová, et al. Quartz plates for determining sun protection in vitro and testing the photostability of commercial sunscreens. Int J Cosmet Sci. 2009; 2: 119-29.
- DL Lott, J Stanfield, RM Sayre, et al. Uniformity of sunscreen product application: a problem in testing, a problem for consumers. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2003; 1: 17-20.
- SM Tuchayi, Z Wang, J Yan, et al. Sunscreens: misconceptions and misinformation. J Invest Dermatol. 2023; 8: 1406-1411.
- A Breneman, DV Belsito. Sun protection factor testing: a call for an in vitro method. Cutis. 2022; 2: E15-e17.
- U Osterwalder, JC Hubaud, E Perroux-David, et al. Sun-protection factor of zinc-oxide sunscreens: SPF(in vitro) too low compared to SPF(in vivo)-a brief review. Photochem Photobiol Sci. 2024; 10: 1999-2009.
- International Organization for Standardization. ISO 24444:2019 Cosmetics — Sun protection test methods — In vivo determination of the sun protection factor (SPF). Geneva: ISO; 2019.
- International Organization for Standardization. ISO 16217:2020 Cosmetics — Sun protection test methods — Water resistance percentage. Geneva: ISO; 2020.
- G Ruiz-Gutiérrez, A Rodríguez-Romero, A Tovar-Sánchez, et al. Analysis and modeling of sunscreen ingredients’ behavior in an aquatic environment. Oceans. 2022; 3: 340-363.
- JK Saxe, L Mullins, R Jones, et al. Influence of sunscreen formulation on the transfer of mineral and organic ultraviolet filters from skin to seawater in simulated ocean bathing tests. Int J Cosmet Sci. 2023; 84-92.
- D’orazio, J, Jarrett S, Amaro-Ortiz A, et al. UV radiation and the skin. Int J Mol Sci. 2013; 14(6): 12222-12248.
- Met Office. Beaufort wind force scale [Internet]. Exeter: Met Office. Available from: https://weather.metoffice.gov.uk/guides/coast-and-sea/beaufort-scale
- K Geoffrey, A Mwangi, S Maru. Sunscreen products: rationale for use, formulation development and regulatory considerations. Saudi Pharmaceutical Journal. 2019; 7: 1009-1018.
Перепечатки и разрешения
Эта статья была опубликована
Видео скоро будет доступно