Characterization and topical delivery of phenylethyl resorcinol

• Published in: International journal of cosmetic science Vol. 41; no. 5; pp. 479 - 488
• Main Authors: Zhang, Y., Sil, B. C., Kung, C.‐P., Hadgraft, J., Heinrich, M., Sinko, B., Lane, M. E.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: England Wiley Subscription Services, Inc 01.10.2019
• Subjects: Absorption; Administration, Topical; Animals; Benzhydryl Compounds - administration & dosage; Benzhydryl Compounds - analysis; Calorimetry; Calorimetry, Differential Scanning; characterization; Chemical partition; Coefficients; Differential scanning calorimetry; Evaporation; Formulations; Glycerol; High performance liquid chromatography; human skin; Humans; in vitro; Limit of Detection; Linearity; Liquid chromatography; Mathematical analysis; Melting point; Melting points; NMR; Nuclear magnetic resonance; Octanol-water partition coefficients; Penetration; phenylethyl resorcinol; Physicochemical properties; porcine skin; Propylene; Propylene glycol; Resorcinol; Resorcinols - administration & dosage; Resorcinols - analysis; Skin; Skin Absorption; Solubility; Sorption; Stability; Swine; Thermogravimetric analysis; Thermogravimetry; Vehicles; porcine skin; characterization; phenylethyl resorcinol; in vitro; human skin
• ISSN: 0142-5463; 1468-2494
• DOI: 10.1111/ics.12565

Objective Phenylethyl resorcinol (PR) has been used widely in the personal care industry as a novel skin lightening ingredient. Surprisingly, there is only limited information describing the physicochemical properties of this active. Therefore, the primary objective of this study was to perform a comprehensive characterization of PR. A secondary objective was to investigate the delivery of this molecule to mammalian skin. Methods Phenylethyl resorcinol was characterized using differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) and nuclear magnetic resonance (NMR). A new high‐performance liquid chromatographic (HPLC) method for analysis of PR was developed and validated. The log P (octanol water partition coefficient), value, solubility and short‐term stability of PR in a series of vehicles were also determined using HPLC. The evaporation of the selected vehicles was examined using dynamic vapour sorption (DVS). The permeation profiles of PR were investigated under finite dose conditions in porcine and human skin. Results The melting point of PR was determined to be 79.13 °C and the measured log P (octanol water partition coefficient) at 21 °C was 3.35 ± 0.03. The linearity of the HPLC analytical method was confirmed with an r2 value of 0.99. Accuracy of the method was evaluated by average recovery rates at three tested concentrations, and the values ranged from 99 to 106%. The limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) were 0.19 and 0.57 μg mL−1, respectively. The solubility of PR in PG, DMI, glycerol was within the range of 367 to 877 mg mL−1. The stability of PR in tested solvents was also confirmed by the 72 h stability studies. From the DVS studies, 70–125% of applied formulations were recovered at 24 h. The permeation through porcine skin at 24 h ranged from 4 to 13 μg cm−2, while the corresponding amounts of PR delivered through human skin were 2 to 10 μg cm−2. Conclusion The physicochemical properties of PR confirm it is suitable for dermal delivery. In this study, propylene glycol was the most promising vehicle for PR delivery to human skin. Future work will expand the range of vehicles studied and explore the percutaneous absorption from more complex formulations. Résumé Objectif Le phényléthyl résorcinol (PR) est largement utilisé dans le secteur des soins personnels comme ingrédient éclaircissant pour la peau. Pour autant, on ne dispose que d'informations limitées concernant les propriétés physicochimiques de ce principe actif. C'est pourquoi cette étude avait pour objectif principal de réaliser une caractérisation exhaustive du PR. Son objectif secondaire était d’étudier l'administration de cette molécule à la peau de mammifères. Méthodes Le phényléthyl résorcinol a été caractérisé par calorimétrie différentielle à balayage (CDB), analyse thermogravimétrique (ATG) et par résonance magnétique nucléaire (RMN). Pour analyser le PR, une nouvelle méthode de chromatographie liquide à haute performance (CLHP) a été développée et validée. On s'est servi de la CLHP pour déterminer les propriétés suivantes du PR : log P (coefficient de partage octanol/eau), valeur, solubilité et stabilité à court terme du PR dans plusieurs véhicules. L’évaporation des véhicules sélectionnés a été examinée par sorption de vapeur dynamique (DVS). Les profils de perméabilité du PR ont été étudiés dans des conditions de dose finie dans des peaux porcine et humaine. Résultats On a pu déterminer que le point de fusion du PR était de 79,13 °C et le log P (coefficient de partage octanol/eau) à 21 °C était de 3,35 ± 0.03. La linéarité de la méthode analytique de la CLHP a été confirmée avec une valeur r2 de 0,99. L'exactitude de la méthode a été évaluée par les taux moyens de récupération à trois concentrations testées, avec des valeurs résultantes comprises entre 99 et 106 %. La limite de détection (LD) et la limite de quantification (LQ) ont été déterminées à 0,19 et 0,57 μg/ml_1, respectivement. La solubilité du PR dans le PG, le DMI et le glycérol reste dans une plage comprise entre 367 et 877 mg/ml _1. La stabilité du PR dans les solvants testés a également pu être confirmée par les études de stabilité à 72 h. Parmi les formulations appliquées lors des études de DVS, 70 à 125 % de celles‐ci ont été récupérées à 24 h. La pénétration par la peau porcine à 24 h était comprise entre 4 et 13 μg/cm_2, tandis que les quantités de PR correspondantes délivrées à travers la peau humaine étaient de 2 à 10 μg/cm_2. Conclusion Les propriétés physicochimiques du PR confirment qu'il est adapté à l'administration dermique. Dans le cadre de cette étude, le propylène glycol est apparu comme le véhicule le plus prometteur pour l'administration de PR dans la peau humaine. De futurs travaux étudieront davantage de véhicules et examineront l'absorption percutanée lors de l'emploi de formulations plus complexes. The physicochemical properties of a novel skin lightening ingredient, phenylethyl resorcinol (PR), has been systematically characterized for the first time. The permeation behavior of PR was evaluated in porcine and human skin under finite dose conditions.