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Absorción (piel)

La absorción cutánea es una vía por la cual las sustancias pueden ingresar al cuerpo a través de la piel . Junto con la inhalación , ingestión e inyección , la absorción dérmica es una vía de exposición de sustancias tóxicas y vía de administración de medicamentos . La absorción de sustancias a través de la piel depende de una serie de factores, los más importantes de los cuales son la concentración , la duración del contacto, la solubilidad del medicamento y el estado físico de la piel y de la parte del cuerpo expuesta.

La absorción cutánea (percutánea, dérmica) es el transporte de sustancias químicas desde la superficie exterior de la piel tanto hacia la piel como hacia la circulación. La absorción cutánea se relaciona con el grado de exposición y el posible efecto de una sustancia que puede ingresar al cuerpo a través de la piel. La piel humana entra en contacto con muchos agentes de forma intencionada y no intencionada. La absorción cutánea puede ocurrir por exposición ocupacional, ambiental o de la piel del consumidor a sustancias químicas, cosméticos o productos farmacéuticos. Algunas sustancias químicas pueden absorberse en cantidades suficientes como para provocar efectos sistémicos perjudiciales. Las enfermedades de la piel ( dermatitis ) se consideran una de las enfermedades profesionales más comunes. [1] Para evaluar si una sustancia química puede representar un riesgo de causar dermatitis u otros efectos más sistémicos y cómo se puede reducir ese riesgo, se debe saber hasta qué punto se absorbe. Por tanto, la exposición dérmica es un aspecto clave de la evaluación de riesgos para la salud humana.

Factores que influyen en la absorción.

Junto con la inhalación , la ingestión y la inyección, la absorción dérmica es una vía de exposición de sustancias bioactivas, incluidos los medicamentos. [2] La absorción de sustancias a través de la piel depende de varios factores:

En general, la tasa de absorción de sustancias químicas a través de la piel sigue el siguiente esquema, de más rápida a más lenta: Escrotal > Frente > Axila ≥ Cuero cabelludo > Espalda = Abdomen > Palma = debajo de la superficie del pie. [4]

Estructuras que influyen en la absorción.

Para ser absorbido a través de la piel, una sustancia química debe pasar a través de la epidermis , las glándulas o los folículos pilosos. Las glándulas sudoríparas y los folículos pilosos constituyen aproximadamente entre el 0,1 y el 1,0 por ciento de la superficie total de la piel. [2] Aunque pequeñas cantidades de sustancias químicas pueden ingresar al cuerpo rápidamente a través de las glándulas o los folículos pilosos, se absorben principalmente a través de la epidermis . Las sustancias químicas deben atravesar las siete capas celulares de la epidermis antes de ingresar a la dermis, donde pueden ingresar al torrente sanguíneo o linfático y circular a otras áreas del cuerpo. Las toxinas y los tóxicos pueden moverse a través de las capas mediante difusión pasiva . El estrato córneo es la capa más externa de la epidermis y la barrera que limita la velocidad de absorción de un agente. [4] Por lo tanto, la rapidez con la que algo pasa a través de esta capa exterior más gruesa determina la absorción general. El estrato córneo está compuesto principalmente por colesterol lipófilo , ésteres de colesterol y ceramidas . Por lo tanto, los productos químicos solubles en lípidos atraviesan la capa y llegan a la circulación más rápidamente; sin embargo, casi todas las moléculas la penetran en un grado mínimo. [5] [6] La absorción de sustancias químicas en el agua municipal y productos dentales como VOC (compuestos orgánicos volátiles), TTHM (trihalometanos totales), fluoruro y desinfectantes es una exposición importante a riesgos para la salud ambiental. [7] [8] [9]

Diagrama de estructuras de la piel.

Condiciones que afectan la absorción de la piel.

Los agentes que dañan el estrato córneo, como los ácidos fuertes, se absorben más rápido que los químicos que no lo hacen. [10] Los daños en la piel debidos a quemaduras, abrasiones, heridas y enfermedades de la piel también aumentan la absorción. Por tanto, las poblaciones con daños en la piel pueden ser más susceptibles a los efectos adversos de los agentes que se absorben a través de la piel. Ciertos disolventes como el dimetilsulfóxido (DMSO) actúan como transportadores y se utilizan con frecuencia para transportar medicamentos a través de la piel. DMSO aumenta la permeabilidad del estrato córneo. [11] [12] Los tensioactivos como el laurilsulfato de sodio aumentan la penetración en la piel de sustancias solubles en agua, posiblemente al aumentar la permeabilidad de la piel al agua. [11]

Uso médico de la absorción cutánea.

La aplicación dérmica de un medicamento o sustancia química permite localizar el tratamiento, a diferencia de la ingestión o inyección. Algunos medicamentos parecen ser más efectivos (o más eficientes) cuando se administran por vía dérmica . Algunos medicamentos ingeridos se metabolizan intensamente en el hígado y pueden inactivarse, pero el uso de una aplicación dérmica evita este paso metabólico, permitiendo que más compuestos originales ingresen a la circulación periférica. Si un fármaco se absorbe bien a través de la piel, puede utilizarse como medio de medicación sistémica. Las formas de dosificación dérmica incluyen: linimentos , aparatos ortopédicos, lociones , ungüentos , cremas, polvos, aerosoles y parches transdérmicos . [13] Actualmente se utilizan parches especialmente diseñados para administrar fentanilo , nicotina y otros compuestos. Una absorción cutánea más lenta en comparación con la vía oral o inyectable puede permitir que los parches proporcionen medicamento durante 1 a 7 días. [14] Por ejemplo, la nitroglicerina administrada por vía transdérmica puede proporcionar horas de protección contra la angina, mientras que la duración del efecto por vía sublingual puede ser sólo de minutos. [15]

Medición de la absorción cutánea.

La cantidad de sustancia química que se absorbe a través de la piel se puede medir directa o indirectamente. [16] Los estudios han demostrado que hay especies con diferencias en la absorción de diferentes sustancias químicas. Las mediciones en ratas, conejos o cerdos pueden reflejar o no la absorción humana. [10] Encontrar la velocidad a la que los agentes penetran la piel es importante para evaluar el riesgo de las exposiciones.

Medición directa

En vivo

El tránsito de sustancias químicas hacia la piel se puede medir directamente mediante técnicas ópticas no invasivas con especificidad molecular, como la espectroscopia confocal Raman . Esta técnica es capaz de identificar espectros únicos de moléculas y compararlos con los espectros de la piel de fondo, al tiempo que limita las regiones de medición mediante activación confocal, logrando una medición de la concentración resuelta en profundidad. De este modo, una única secuencia de medición puede establecer un perfil instantáneo de la concentración química frente a la profundidad del interior de la piel. Al repetir la medición en múltiples puntos de tiempo, se determina un perfil dinámico de concentración en profundidad. Dado que los espectrómetros Raman modernos exhiben una SNR extremadamente alta , es posible realizar pruebas de absorción in vivo en la piel humana en una escala de unos pocos minutos u horas.

También se puede aplicar una sustancia química directamente sobre la piel, seguido de mediciones de sangre y orina, en momentos determinados después de la aplicación, para evaluar la cantidad de sustancia química que ingresó al cuerpo. La concentración en sangre u orina en puntos de tiempo particulares se puede representar gráficamente para mostrar un área bajo la curva y el grado y duración de la absorción y distribución para proporcionar una medida de la absorción sistémica. Esto se puede hacer en animales o humanos con un polvo químico seco o un químico en solución. [17] Las ratas se utilizan comúnmente para estos experimentos. Se afeita un área de la piel antes de aplicar el químico. A menudo, el área de aplicación química se cubre para evitar la ingestión o el roce del material de prueba. Se toman muestras de sangre y orina en intervalos de tiempo específicos después de la aplicación (0,5, 1, 2, 4, 10 y 24 horas) y en algunos protocolos a la hora final elegida se puede realizar la necropsia del animal. También se pueden evaluar muestras de tejido para determinar la presencia de la sustancia problema. [18] En algunos protocolos de prueba se pueden analizar muchos animales y se pueden realizar necropsias a intervalos establecidos después de la exposición. El biomonitoreo, como la toma de muestras de orina a intervalos, de los trabajadores expuestos a sustancias químicas puede proporcionar cierta información, pero es difícil distinguir la exposición dérmica de la inhalación utilizando este método.

ex-vivo

Las propiedades de permeabilidad del estrato córneo permanecen, en su mayor parte, sin cambios después de su eliminación del cuerpo. [18] La piel que se ha extraído cuidadosamente de los animales también se puede utilizar para ver el grado de penetración local colocándola en una cámara y aplicando el producto químico en un lado y luego midiendo la cantidad de producto químico que entra en un fluido en el otro. lado. [14] Un ejemplo de esta técnica ex vivo es el colgajo porcino perfundido aislado. [4] Este método se describió por primera vez en 1986 como una alternativa humana a las pruebas con animales in vivo. [19]

in vitro

También se han utilizado técnicas como células de difusión estática (células de Franz) y células de difusión de flujo continuo (células de Bronaugh). [4] El aparato de la célula de Franz consta de dos cámaras separadas por una membrana de piel animal o humana. Se prefiere la piel humana, pero debido a consideraciones éticas y de otro tipo no siempre está disponible. La piel humana a menudo puede provenir de autopsias o cirugías plásticas. [20] El producto de prueba se aplica a la membrana a través de la cámara superior. La cámara inferior contiene líquido del que se toman muestras a intervalos regulares para su análisis y determinar la cantidad de células activas que han permeado la membrana en momentos determinados.

Las células de Bronaugh son similares a las células de Franz, pero utilizan un sistema de flujo debajo de la capa de membrana y se toman muestras del líquido que se encuentra debajo de forma continua en lugar de en puntos de tiempo establecidos. [21] Algunos fabricantes han reemplazado las células Bronaugh por células en línea.

Medición indirecta

A veces es imposible, por razones humanas, aplicar un fármaco en la piel y medir su absorción. El sarín , un gas nervioso, puede absorberse a través de la piel intacta y ser letal en bajas concentraciones. Por lo tanto, si es necesario evaluar el riesgo de exposición al sarín, se debe tener en cuenta la absorción cutánea y otras vías, pero no se puede probar éticamente el sarín en seres humanos; por lo tanto, se han encontrado formas de modelar el riesgo derivado de la exposición cutánea al agente.

En algunos casos se utilizan modelos para predecir la cantidad de exposición o absorción y evaluar los riesgos para la salud pública. Para evaluar el riesgo de que una sustancia química cause un problema de salud, se debe evaluar la sustancia química y la exposición. El modelado de exposición depende de varios factores y supuestos.

  1. La superficie de la piel expuesta. La superficie de un adulto es de unos 20.900 centímetros cuadrados (3.240 pulgadas cuadradas) y la superficie de un niño de 6 años es de unos 9.000 centímetros cuadrados (1.400 pulgadas cuadradas). Estas cifras y las cifras para otras partes o porciones del cuerpo se pueden encontrar en el Manual de Exposiciones de la EPA (Agencia de Protección Ambiental) de 1996 [22] o se pueden estimar utilizando otras bases de datos. [23]
  2. La duración de la exposición (en horas, minutos, etc.).
  3. La concentración de la sustancia química.
  4. El coeficiente de permeabilidad de la sustancia química (qué tan fácil es para la sustancia química atravesar la piel). Esto puede estimarse utilizando un coeficiente de partición octanol-agua (una medida de la absorción de una solución acuosa al estrato córneo en polvo). [24]
  5. El peso de la persona. Generalmente se utiliza el peso estándar de un adulto de 71,8 kg, un niño de 6 años de 22 kg y una mujer en edad fértil de 60 kg. [22]
  6. La naturaleza de la exposición, por ejemplo, una crema aplicada en todo el cuerpo, sólo en una pequeña zona, o un baño en una solución diluida.

Contacto de la piel con productos químicos secos.

Para calcular la dosis de una sustancia química a la que está expuesta una persona, se debe multiplicar la superficie de la piel expuesta por la concentración de la sustancia química en la sustancia que entra en contacto con la piel. Luego multiplique por el tiempo de contacto, por los coeficientes de permeabilidad y cualquier factor de conversión de unidades necesario, luego divida por el peso de la persona.
Una fórmula matemática sencilla para estimar la dosis de una exposición única es:
concentración de sustancia química × superficie expuesta × coeficiente de permeabilidad / peso corporal.
Se pueden encontrar modelos para esto en los Procedimientos operativos estándar de la EPA para la evaluación de exposición residencial. [25] Estos modelos establecen pautas para estimar la exposición a pesticidas de modo que uno pueda juzgar el riesgo y tomar las acciones apropiadas si se considera que el riesgo es demasiado grande dada la exposición.

Contacto de la piel con productos químicos en solución (agua, etc.)

Esto se puede modelar de manera similar al químico seco, pero hay que tener en cuenta la cantidad de solución con la que entra en contacto la piel. Se han propuesto y modelado tres escenarios de exposición a sustancias químicas en una solución.
a. Una persona podría quedar expuesta parcialmente a una solución durante un período de tiempo. Por ejemplo, si uno estuvo en agua de una inundación contaminada durante un período de tiempo, o si trabajó en una situación en la que las manos y los antebrazos estuvieron sumergidos en una solución durante un período de tiempo. Este tipo de escenario depende del área de la piel expuesta y de la duración de la exposición, así como de la concentración de la sustancia química en la solución. Es posible que tenga que ajustar los coeficientes de absorción para las diferentes áreas del cuerpo, ya que los pies tienen más callos en la parte inferior y dejarán pasar menos químicos que la parte inferior de la pierna. La velocidad de absorción de sustancias químicas sigue el siguiente esquema general de más rápida a más lenta: Escrotal > Frente > Axila ≥ Cuero cabelludo > Espalda = Abdomen > Palma = debajo de la superficie del pie. [4] Scharf ha modelado la absorción dérmica de una solución diluida mediante la exposición parcial de las piernas o los brazos. [17] La ​​EPA también tiene orientación sobre el cálculo de las dosis de sustancias químicas absorbidas por la piel procedentes del agua contaminada. [26]
Fórmula matemática:
Tasa de dosis absorbida dérmicamente = concentración en agua × área de superficie expuesta × tiempo de exposición × coeficiente de permeabilidad × factores de conversión .
b. El segundo escenario es la inmersión total del cuerpo, como nadar en una piscina o lago. La exposición en piscinas es sólo parcialmente dérmica y se ha propuesto un SWIMODEL. [27] Este modelo toma en cuenta no sólo la exposición de la piel sino que también considera la exposición ocular, ingestión, inhalación y mucosas que puede ocurrir debido a la inmersión total. Scharf creó un segundo modelo que se ocupa principalmente de la absorción cutánea para evaluar el riesgo de pulverización excesiva de pesticidas en piscinas. [17] Estos modelos utilizan el área de superficie corporal total en lugar del área de superficie de partes específicas para la entrada matemática.
C. El tercer escenario es la exposición a salpicaduras o gotas. Este modelo tiene en cuenta que no toda el agua que transporta una sustancia química que entra en contacto con la piel permanece en la piel el tiempo suficiente para permitir la absorción. Sólo la porción de una sustancia química en la solución que permanece en contacto con la piel está disponible para absorción. Esto se puede modelar utilizando factores de adherencia al agua como lo postula Gujral 2011. [28]

Contacto de la piel con gas o aerosol.

Este es un factor menor y se ha ignorado en la mayoría de las evaluaciones de riesgos de sustancias químicas como ruta de exposición a sustancias tóxicas gaseosas o en aerosol. Mas investigación es necesaria en esta area. [29]

Controlar la absorción de la piel

Si se considera que la exposición y absorción de la piel indican un riesgo, se pueden implementar varios métodos para reducir la absorción.

Ver también

Referencias

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