Infrared spectroscopic studies of sodium dodecyl sulphate permeation and interaction with stratum corneum lipids in skin

• Published in: International journal of cosmetic science Vol. 34; no. 1; pp. 36 - 43
• Main Authors: Saad, P., Flach, C. R., Walters, R. M., Mendelsohn, R.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford, UK Blackwell Publishing Ltd 01.02.2012; Wiley
• Subjects: Adult; Biological and medical sciences; Domestic and cosmetic products toxicology; Humans; infrared spectroscopy; Lipid Metabolism - drug effects; lipid packing; lipid phase behaviour; Lipids - chemistry; Medical sciences; Middle Aged; Skin - chemistry; Skin - drug effects; Skin - metabolism; Sodium Dodecyl Sulfate - chemistry; Sodium Dodecyl Sulfate - pharmacokinetics; Sodium Dodecyl Sulfate - pharmacology; Spectroscopy, Fourier Transform Infrared; stratum corneum; surfactant; Toxicology; Human; lipid packing; Fourier transformation; Stratum corneum; Barrier function; Toxicity; Epidermis; Molecular interaction; Lipids; Permeability; In vitro; Infrared spectrometry; Anionic surfactant; Penetration; Skin; Exposure time; lipid phase behaviour; surfactant; infrared spectroscopy
• ISSN: 0142-5463; 1468-2494
• DOI: 10.1111/j.1468-2494.2011.00678.x

Synopsis The barrier function of skin is primarily provided by the lamellar lipid matrix of the stratum corneum (SC), which has been shown in previous infrared (IR) and related studies to consist predominantly of ordered lipids packed in orthorhombic and hexagonal domains. In the current work, we investigate the effects of the anionic surfactant, sodium dodecyl sulphate (SDS), on SC lipid packing and phase behaviour, using FT‐IR spectroscopy. The use of acyl chain perdeuterated SDS allows unequivocal spectroscopic detection of both endogenous lipid and exogenous material in intact tissue. IR spectra were acquired as a function of temperature from isolated human SC exposed to SDS for various incubation periods at 34°C. SDS is found to enter the SC and is observed to be in a more ordered state in the SC than in solution, indicating that the SDS interacts with the ordered SC lipids. The results reveal that SDS reduces the amount of orthorhombic phase in the SC and increases the amount of hexagonally packed lipid at physiologically relevant temperatures. In addition, a small decrease in the lipid Tm (acyl chain melting temperature) is observed. Furthermore, these SDS‐induced changes were found to be strongly dependent on the time of exposure. Résumé La matrice lipidique lamellaire du stratum corneum (SC) fournit principalement la fonction de barrière de la peau comme cela a été montré dans des études précédentes en infrarouge (IR) et des études associées principalement consacrées à l’organisation des lipides en domaines orthorhombiques et des hexagonaux. Dans le travail actuel nous examinons les effets du tensio‐actif anionique, le sodium dodecyl le sulfate (SDS), sur l’empaquetage des lipides du SC et le comportement de phase par l’utilisation de la spectroscopie FT‐IR. L’utilisation de SDS à chaine acyl marquée au deutérium permet une détection spectroscopique claire tant des lipides endogènes que du matériel exogène du tissu intact. Des spectres IR de SC humain exposé au SDS durant différentes périodes à 34°C ont été obtenus en fonction de la température. Le SDS retrouvé ayant pénétré dans le SC et est observé dans un état plus ordonné au sein du SC que dans la solution, indiquant que le SDS interagit avec les lipides ordonnées du SC. Les résultats révèlent que le SDS réduit la phase orthorhombique et augmente la phase hexagonale aux températures physiologiques. De plus, une petite diminution dans la valeur de Tm (point de fusion de la chaine acyl) est observée. En outre, ces variations induites par le SDS ont été montrées comme très fortement dépendantes du temps d’exposition.