A Water Resistant Film Forming Emulsion - The First Steps towards a Topical Preventive Product against Intertriginous Dermatitis

Abstract

Intertriginous dermatitis (Intertrigo) is a skin disease caused by friction between adjacent skin surfaces. Heat and moisture induces an inflammation, causing pain and often secondary infections. The aim of this degree project was to develop a prototype for a topical film forming emulsion for patients suffering from Intertrigo. The prototype should deposit a film on epidermis which decreases friction between the skin surfaces and prevents inflammation. The aim was to develop an in-shower product which deposited the film during the shower procedure.

Two product prototypes were evaluated. One had a microcrystalline wax as the main ingredient in the oil phase and the other used a polyamide as the film forming agent. A reference cream with no film forming ingredient was used as control in the evaluative experiments. Focus was to develop and evaluate the deposited film. The film has been characterised considering its occlusivity, water resistance and bioadhesion.

Occlusivity was tested with a gravimetrical method. Formulations were spread as a thin film on top of hydrogels and weight loss was determined as a function of time. Water vapour flux across the film could then be calculated. The wax formulation was less permeable than the polyamide formulation. However, none of the formulations exhibited excessive occlusive behaviour.

Water resistance was evaluated with a washing experiment. Roughened Poly(methyl-methacrylate) plates were used as an in vitro substitute for skin. Samples were rubbed onto the plates and washed at 170 rpm in warm water. The plates were visualised in a light microscope before and after the washing sequence. The polyamide formulation proved to be water resistant for 2 minutes and the wax formulation was still visible after 6 minutes.

Bioadhesion was tested with a texture analyser. Skin samples from pig were prepared with a dermatome and attached to a probe on the texture analyser. The probe was lowered onto the surface of the formulation and withdrawn at 0,1mm/s. A control cream and water were used as references. The force needed to withdraw the probe from the sample was measured. The wax formulation exhibited the highest tensile work to separate the probe from the sample, and water the lowest. Generally, formulations with high viscosity needed more force to separate from the probe, indicating that this might influence the results.

Abstract (Swedish)

Intertriginös dermatit (Intertrigo) är en hudsjukdom som orsakas av friktion i hudveck. Värme och fukt inducerar en inflammation i huden som orsakar smärta och ofta leder till sekundära infektioner. Det här examensarbetet har ämnat utveckla en produktprototyp för en topikal filmdeponerande emulsion som kan användas av patienter som lider av Intertrigo. Produkten ska förebygga inflammation genom att deponera en film på epidermis som minskar friktionen. Prototypen ämnade vara en in-shower produkt där filmen deponeras under tvättprocessen.

Två produktprototyper utvärderades. En av produktera hade ett mikrokristallint vax som huvudingrediens i oljefasen och den andra innehåller en polyamid. En referenskräm utan filmbildande egenskaper användes som kontroll under utvärderingsexperimenten. Under projektet har fokus legat på att utveckla och att utvärdera den deponerade filmen i produktprototypen. Filmen har utvärderats rörande dess vattenresistans, ocklusivitet och bioadhesionsförmåga.

Ocklusivitet har bestämts med en gravimetrisk metod. Formuleringen spreds som en tunn film på toppen av en hydrogel och vägdes med förutbestämda tidsintervaller. Viktminskningen bestämdes som funktion av tid och flödet av vattenånga genom filmen bestämdes. Vaxformuleringen var mer ocklusiv än formuleringen med polyamid, men ingen av produktprototyperna påvisade överdrivet ockluderande egenskaper.

Vattenresistans utvärderades med ett tvättexperiment. Plexiglasplattor användes som in vitro-substitut för hud. Proven roterade i varmt vatten under 170 rpm. Proven smörjdes in på plexiglasplattorna och fotograferades i ljusmikroskop innan och efter tvättproceduren. Polyamidformuleringen var vattenresistent i 2 minuter och vaxformuleringen kunde tydligt ses efter 6 minuters tvättid.

Bioadhesion testades med en texture analyser. Hudprover från grisöron förbereddes med en dermatom och fästes på en prob. Proben sänktes mot provytan tills att ytorna kom i kontakt. Därefter drogs proben upp från provytan (0,1 mm/s). Vatten och en kontrollkräm användes som referens. Kraften som behövdes för att dra proben bort från provet mättes. Vaxformuleringen påvisade det högsta värdet för dragfasthetsarbete (arean under kraft/distanskurvan) och vatten påvisade det lägsta värdet. Generellt hade formuleringar med hög viskositet högre kraftåtgång, vilket indikerar att viskositet kan påverka resultatet.

Popular Abstract (Swedish)

Filmbildande emulsioner – att tvätta fast en vattenresistent film på hud

Är det möjligt att med en kräm deponera en vattenresistent film på människohud medan man duschar? Trots flera vetenskapliga hinder är detta fullt möjligt. Det tyder resultaten från ett projekt under våren på. Två olika produktprototyper har arbetats fram med goda resultat. Produkternas bioadhesionsförmåga, vattenresistens och ocklusiva egenskaper har testats och analyserats.

Projektet har sitt ursprung i att försöka skapa ett hjälpmedel mot hudsjukdomen Intertriginös dermatit, ofta kallat Intertrigo. Sjukdomen orsakas av friktion mellan motsatta hudytor. Värme, fukt och maceration leder till inflammation i huden som i sig kan vara mycket smärtsamt. Tillståndet kan också orsakat sekundära infektioner. Patienter som redan har Diabetes eller är mycket överviktiga löper högre risk att drabbas av sjukdomen och det finns inga botemedel.

I litteraturen påpekas också att det saknas preventiva åtgärdsmedel. Generellt är det svårt att få konsumenter att använda preventiva produkter, människan har precis lärt sig att det är viktigt att borsta tänderna till exempel. Om man däremot kan göra användandet av produkten till en del av en redan existerande dagsrutin, som att duscha, borde man kunna attrahera konsumenter i större utsträckning. Därför blev målet att försöka göra en produktprototyp för en in-shower-produkt. En lotion som appliceras medan man duschar, deponerar en film på huden och sköljer bort andra överflödiga ”paketeringsingredienser” från huden. Filmen ligger osynligt kvar på huden och kan minska friktionen mellan närliggande hudytor och på så sätt mekaniskt förebygga inflammation.

Båda prototyperna bildade vattenresistenta filmer, som tålde turbulent vattenflöde i varmvatten i 2-3 eller ca 6 minuter. En referenskräm utan någon filmbildare påvisade ingen som helst vattenresistens. Resultaten observerades i ljusmikroskop. Produktprototyperna påvisade också en godtagbar permeabilitet av vattenånga. Ca 400 µm tunna filmer spreds på toppen av hydrogeler i petriskålar och viktminskningen mättes som en funktion av tid. Med resultaten kunde man sen bestämma vattenflödet genom filmen per timme och per ytenhet. Bioadhesionstesterna gav däremot något motsägande resultat, och tyvärr påverkades förmodligen experimentet av krämernas mycket varierande viskositet. En stor överraskning var också hur väldigt olika resultaten blev när man bytte en emulgator mot en annan, med exakt samma struktur så när som på ett kol i kolvätekedjan. Detta tyder på vikten av varje enskild ingrediens tillskott till en komplex formulering som dessa.

Det finns fortfarande en del arbete kvar, speciellt att se till att filmen också faktiskt mekaniskt minska friktionen, men förutsättningarna ser ljusa ut. Att deponera filmer med hjälp av en kräm och en tvättprocess kan dessutom hitta ytterligare användningsområden. Vem vet, snart finns ”tvätta-på-filmsprodukter” i en butik nära dig!

• author: Moen Larsson, Ida
• supervisor: Marie Wahlgren
• organization: Food Technology and Nutrition (M.Sc.)
• alternative title: En vattenresistent filmformerande emulsion - de första stegen för en topikal förebyggande produkt mot Intertriginös dermatit
• course: KLG920 20171
• year: 2017
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering; Biology and Life Sciences; Chemistry
• keywords: pharmaceutical technology, läkemedelsteknologi
• language: English
• id: 8917514
• date added to LUP: 2017-07-03 09:35:55
• date last changed: 2017-07-03 09:35:55