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Absorción (piel)

La absorción cutánea es una vía por la que las sustancias pueden entrar en el cuerpo a través de la piel . Junto con la inhalación , la ingestión y la inyección , la absorción dérmica es una vía de exposición a sustancias tóxicas y una vía de administración de medicamentos . La absorción de sustancias a través de la piel depende de varios 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 la parte del cuerpo expuesta.

La absorción cutánea (percutánea, dérmica) es el transporte de sustancias químicas desde la superficie externa de la piel hacia la piel y hacia la circulación. La absorción cutánea se relaciona con el grado de exposición y el posible efecto de una sustancia que puede entrar en el 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 producirse por exposición ocupacional, ambiental o de la piel del consumidor a sustancias químicas, cosméticos o productos farmacéuticos. Algunas sustancias químicas pueden absorberse en cantidad suficiente para causar efectos sistémicos perjudiciales. La enfermedad de la piel ( dermatitis ) se considera una de las enfermedades profesionales más comunes. [1] Para evaluar si una sustancia química puede suponer un riesgo de causar dermatitis u otros efectos más sistémicos y cómo se puede reducir ese riesgo, hay que saber en qué medida 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 para las 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, del más rápido al más lento: Escroto > Frente > Axila ≥ Cuero cabelludo > Espalda = Abdomen > Palma = superficie inferior del pie. [4]

Estructuras que influyen en la absorción

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

Diagrama de las estructuras de la piel.

Condiciones que afectan la absorción cutánea

Los agentes que dañan el estrato córneo, como los ácidos fuertes, se absorben más rápidamente que los productos químicos que no lo dañan. [10] El daño cutáneo debido a quemaduras, abrasiones, heridas y enfermedades cutáneas también aumenta la absorción. Por lo tanto, las poblaciones con daño cutáneo 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 portadores y se utilizan con frecuencia para transportar medicamentos a través de la piel. El DMSO aumenta la permeabilidad del estrato córneo. [11] [12] Los surfactantes como el laurilsulfato de sodio aumentan la penetración cutánea de sustancias solubles en agua, posiblemente al aumentar la permeabilidad cutánea al agua. [11]

Uso médico de la absorción cutánea.

La aplicación dérmica de un medicamento o sustancia química permite que el tratamiento sea localizado, a diferencia de la ingestión o inyección. Algunos medicamentos parecen ser más eficaces (o son más eficientes) utilizando la vía de administración dérmica . Algunos fármacos ingeridos son fuertemente metabolizados por el hígado y pueden ser inactivados, pero utilizando una aplicación dérmica se evita este paso metabólico permitiendo que más compuestos originales entren en 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 para espolvorear, aerosoles y parches transdérmicos . [13] Actualmente se utilizan parches especialmente diseñados para administrar fentanilo , nicotina y otros compuestos. La absorción cutánea más lenta en comparación con la oral o inyectable puede permitir que los parches proporcionen medicación 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 de solo minutos. [15]

Medición de la absorción cutánea

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

Medición directa

En vivo

El tránsito de sustancias químicas a la piel se puede medir directamente utilizando técnicas ópticas no invasivas con especificidad molecular, como la espectroscopia Raman confocal . Esta técnica es capaz de identificar espectros únicos de moléculas y compararlos con los espectros de fondo de la piel, al tiempo que limita las regiones de medición mediante la selección 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 en función de la profundidad dentro 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 muestran una relación señal-ruido ( 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 un producto químico directamente sobre la piel, seguido de mediciones de sangre y orina, en puntos de tiempo establecidos después de la aplicación, para evaluar la cantidad de producto químico que entró en el cuerpo. La concentración en la sangre o la orina en puntos de tiempo particulares se puede graficar para mostrar un área bajo la curva y el grado y la 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 producto químico en solución. [17] Las ratas se utilizan comúnmente para estos experimentos. Se afeita un área de piel antes de aplicar el producto químico. A menudo, el área de aplicación del producto químico se cubre para evitar la ingestión o el frotamiento del material de prueba. Se toman muestras de sangre y orina a intervalos de tiempo específicos después de la aplicación (0,5, 1, 2, 4, 10 y 24 horas) y en algunos protocolos, en el momento final elegido, se puede realizar la necropsia del animal. También se pueden evaluar las muestras de tejido para detectar la presencia del producto químico de prueba. [18] En algunos protocolos de prueba, se pueden probar 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 exposición por inhalación utilizando este método.

Ex vivo

Las propiedades de permeabilidad del estrato córneo no se modifican, en su mayor parte, después de su extracción del cuerpo. [18] La piel que se ha extraído con cuidado 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 aislado perfundido. [4] Este método se describió por primera vez en 1986 como una alternativa humanitaria a las pruebas in vivo con animales. [19]

In vitro

También se han utilizado técnicas como las celdas de difusión estática (celdas de Franz) y las celdas de difusión de flujo continuo (celdas de Bronaugh). [4] El aparato de celdas 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 a fin de determinar la cantidad de células activas que han permeado la membrana en puntos de tiempo establecidos.

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

Medición indirecta

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

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

  1. Superficie de la piel expuesta. La superficie de un adulto es de unos 20.900 centímetros cuadrados (3.240 pulgadas cuadradas) y la de un niño de 6 años es de unos 9.000 centímetros cuadrados (1.400 pulgadas cuadradas). Estas cifras y las de 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 calcular 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 (la facilidad con la que la sustancia química atraviesa la piel). Esto se puede calcular utilizando un coeficiente de partición octanol-agua (una medida de la absorción de la solución acuosa en el estrato córneo en polvo). [24]
  5. Peso de la persona. Generalmente se utiliza el peso estándar de un adulto de 71,8 kg, el de un niño de 6 años de 22 kg y el de 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 zona pequeña o un baño en una solución diluida.

Contacto de la piel con sustancias químicas secas

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 que entra en contacto con la piel. Luego, se multiplica por el tiempo de contacto, por los coeficientes de permeabilidad y los factores de conversión de unidades necesarios y, finalmente, se divide por el peso de la persona.
Una fórmula matemática simple para estimar la dosis para una sola exposición 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 la exposición residencial. [25] Estos modelos establecen pautas para estimar la exposición a pesticidas de modo que uno pueda juzgar el riesgo y tomar las medidas apropiadas si se juzga 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 a la de la sustancia química seca, 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 estar expuesta parcialmente a una solución durante un período de tiempo. Por ejemplo, si estuvo de pie en agua contaminada de una inundación 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 haya 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 sustancia química que la parte inferior de las piernas. La tasa de absorción de sustancias químicas sigue el siguiente esquema general, de más rápido a más lento: Escroto > Frente > Axila ≥ Cuero cabelludo > Espalda = Abdomen > Palma = debajo de la superficie del pie. [4] Scharf ha modelado la absorción dérmica de una solución diluida por exposición parcial de la pierna o el brazo. [17] La ​​EPA también tiene una guía para calcular las dosis de sustancias químicas absorbidas por vía dérmica a partir del agua contaminada. [26]
Fórmula matemática:
Tasa de dosis absorbida por vía dérmica = concentración en agua × 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 un lago. La exposición en piscinas es solo parcialmente dérmica y se ha propuesto un SWIMODEL. [27] Este modelo tiene en cuenta no solo la exposición cutánea, sino también la exposición ocular, por ingestión, por inhalación y por las membranas mucosas que puede producirse 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 por pulverización aérea en piscinas. [17] Estos modelos utilizan la superficie corporal total en lugar de la superficie de partes específicas para la entrada matemática.
c. El tercer escenario es la exposición a salpicaduras o gotitas. Este modelo tiene en cuenta que no toda el agua que lleva una sustancia química que entra en contacto con la piel permanece en ella el tiempo suficiente para permitir su absorción. Solo la parte de la sustancia química de la solución que permanece en contacto con la piel está disponible para su absorción. Esto se puede modelar utilizando factores de adherencia al agua, como postula Gujral 2011. [28]

Contacto de la piel con gas o aerosol

Este factor es menor y se ha ignorado en la mayoría de las evaluaciones de riesgo de sustancias químicas como vía de exposición a tóxicos gaseosos o aerosolizados. Se necesita más investigación en esta área. [29]

Control de la absorción cutánea

Si se considera que la exposición y absorción cutánea indican un riesgo, se pueden adoptar diversos métodos para reducir la absorción.

Véase también

Referencias

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