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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 , la ingestión y la inyección , la absorción d...

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La absorción cutánea es una vía por la cual las sustancias pueden ingresar al cuerpo a través de la piel . Junto con la inhalación , la ingestión y la inyección , la absorción dérmica es una vía de exposición para sustancias tóxicas y una vía de administración para medicamentos . La absorción de sustancias a través de la piel depende de varios factores, entre los que destacan la concentración , la duración del contacto, la solubilidad del medicamento y el estado físico de la piel y la zona del cuerpo expuesta.

La absorción cutánea ( percutánea , dérmica) es el transporte de sustancias químicas desde la superficie externa de la piel hacia el interior de la misma y hacia la circulación sanguínea. 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, tanto intencional como involuntariamente. La absorción cutánea puede ocurrir por exposición ocupacional, ambiental o por consumo a sustancias químicas, cosméticos o productos farmacéuticos. Algunas sustancias químicas pueden absorberse en cantidad suficiente como para causar efectos sistémicos perjudiciales. La dermatitis se considera una de las enfermedades ocupacionales más comunes. [ 1 ] Para evaluar si una sustancia química puede representar un riesgo de causar dermatitis u otros efectos sistémicos, y cómo se puede reducir ese riesgo, es necesario conocer el grado de absorción. Por lo tanto, la exposición dérmica es un aspecto clave de la evaluación del riesgo para la salud humana.

Factores que influyen en la absorción

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

  • Concentración
  • Peso molecular de la molécula [ 3 ]
  • Duración del contacto
  • Solubilidad de la sustancia
  • Estado físico de la piel
  • Parte del cuerpo expuesta, incluyendo la cantidad de vello en la piel.

En general, la tasa de absorción de sustancias químicas a través de la piel sigue el siguiente esquema de más rápido a más lento: escroto > frente > axila ≥ cuero cabelludo > espalda = abdomen > palma de la mano = planta del pie. [ 4 ]

Estructuras que influyen en la absorción

To be absorbed through the skin, a chemical must pass through the epidermis, glands, or hair follicles. Sweat glands and hair follicles make up about 0.1 to 1.0 percent of the total skin surface.[2] Though small amounts of chemicals may enter the body rapidly through the glands or hair follicles, they are primarily absorbed through the epidermis. Chemicals must pass through the seven cell layers of epidermis before entering the dermis where they can enter the blood stream or lymph and circulate to other areas of the body. Toxins and toxicants can move through the layers by passive diffusion. The stratum corneum is the outermost layer of the epidermis and the rate-limiting barrier in absorption of an agent.[4] Thus, how quickly something passes through this thicker outer layer determines the overall absorption. The stratum corneum is primarily composed of lipophilic cholesterol, cholesterol esters and ceramides. Thus lipid-soluble chemicals make it through the layer and into the circulation faster, however nearly all molecules penetrate it to some minimal degree.[5][6] Absorption of chemicals in municipal water and dental products such as VOC (Volatile Organic Compounds), TTHM (Total Trihalomethanes), fluoride and disinfectants is a major exposure to environmental health hazards.[7][8][9]

Diagram of skin structures

Conditions affecting skin absorption

Agents that injure the stratum corneum, such as strong acids, are absorbed faster than chemicals that do not.[10] Skin damage due to burns, abrasions, wounds and skin diseases also increase absorption. Thus populations with skin damage may be more susceptible to adverse effects of agents that are absorbed through the skin. Certain solvents like dimethyl sulfoxide (DMSO) act as carriers and are frequently used to transport medication through the skin. DMSO increases the permeability of the stratum corneum.[11][12] Surfactants like sodium lauryl-sulfate increase the skin penetration of water-soluble substances, possibly by increasing the skin permeability of water.[11]

Medical use of skin absorption

La aplicación dérmica de un medicamento o sustancia química permite un tratamiento localizado, a diferencia de la ingestión o la inyección. Algunos medicamentos parecen ser más efectivos (o más eficientes) mediante la vía de administración dérmica . Algunos fármacos ingeridos se metabolizan intensamente en el hígado y pueden inactivarse, pero la aplicación dérmica evita este paso metabólico, permitiendo que una mayor cantidad de compuestos originales ingrese a la circulación periférica. Si un fármaco se absorbe bien a través de la piel, puede utilizarse como medicamento sistémico. Las formas farmacéuticas dérmicas incluyen: linimentos , ortesis, lociones , ungüentos , cremas, polvos, 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 vía 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 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 diferencias entre especies en la absorción de distintas sustancias químicas. Las mediciones en ratas, conejos o cerdos pueden o no reflejar la absorción en humanos. [ 10 ] Determinar la velocidad a la que los agentes penetran la piel es importante para evaluar el riesgo derivado de la exposición.

Medición directa

In vivo

El paso de sustancias químicas a través de la piel puede medirse directamente mediante técnicas ópticas no invasivas con especificidad molecular, como la espectroscopia Raman confocal . Esta técnica permite identificar espectros moleculares únicos y compararlos con los espectros de fondo de la piel, limitando las regiones de medición mediante el control confocal, lo que permite medir la concentración en función de la profundidad. Una única secuencia de medición permite establecer un perfil instantáneo de la concentración química en función de la profundidad en la piel. Al repetir la medición en diferentes momentos, se determina un perfil dinámico de concentración en función de la profundidad. Dado que los espectrómetros Raman modernos presentan una relación señal-ruido (SNR) extremadamente alta , es posible realizar pruebas de absorción in vivo en la piel humana en cuestión de minutos u horas.

También se puede aplicar directamente un producto químico sobre la piel, seguido de mediciones de sangre y orina en momentos específicos después de la aplicación, para evaluar la cantidad de producto químico que ingresó al cuerpo. La concentración en sangre u orina en momentos específicos se puede graficar para mostrar un área bajo la curva y la extensión 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 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, al final del tiempo elegido, se puede realizar la necropsia del animal. También se pueden evaluar muestras de tejido para detectar la presencia del producto químico de prueba. [ 18 ] En algunos protocolos de prueba, se pueden analizar muchos animales y realizar necropsias a intervalos regulares después de la exposición. El biomonitoreo, como la toma de muestras de orina a intervalos, de trabajadores expuestos a sustancias químicas puede proporcionar cierta información, pero es difícil distinguir la exposición dérmica de la exposición por inhalación mediante este método.

Ex vivo

Las propiedades de permeabilidad del estrato córneo permanecen, en su mayor parte, inalteradas tras su extracción del cuerpo. [ 18 ] La piel cuidadosamente extraída de animales también puede utilizarse para observar el grado de penetración local, colocándola en una cámara y aplicando la sustancia química en un lado para luego medir la cantidad de sustancia química que pasa a 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 humanitaria a las pruebas in vivo en animales. [ 19 ]

In vitro

También se han utilizado técnicas como las celdas de difusión estáticas (celdas de Franz) y las celdas de difusión de flujo continuo (celdas de Bronaugh). [ 4 ] El aparato de la celda 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 otra índole, 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 un fluido del cual se toman muestras a intervalos regulares para su análisis, con el fin de determinar la cantidad de células activas que han permeado la membrana en momentos específicos.

Las celdas de Bronaugh son similares a las celdas de Franz, pero utilizan un sistema de flujo continuo debajo de la capa de membrana y las muestras del líquido subyacente se toman de forma continua en lugar de en intervalos de tiempo fijos. [ 21 ] Algunos fabricantes han sustituido las celdas de Bronaugh por celdas en línea. [ 22 ]

Medición indirecta

En ocasiones, por razones humanitarias, resulta imposible 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 incluso en bajas concentraciones. Por lo tanto, para evaluar el riesgo de exposición al sarín, es necesario considerar la absorción cutánea y otras vías de exposición, pero no es ético realizar pruebas con sarín en seres humanos; por consiguiente, se han desarrollado métodos para modelar el riesgo derivado de la exposición cutánea a este 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, es necesario analizar tanto la sustancia química como la exposición. La modelización de la exposición depende de varios factores y supuestos.

  1. La superficie cutánea expuesta. La superficie de un adulto es de aproximadamente 20 900 centímetros cuadrados (3 240 pulgadas cuadradas ) y la de un niño de 6 años es de aproximadamente 9 000 centímetros cuadrados (1 400 pulgadas cuadradas ) . Estas cifras, así como las de otras partes del cuerpo, se pueden consultar en el Manual de Exposiciones de la EPA (Agencia de Protección Ambiental) de 1996 [ 23 ] o estimarse utilizando otras bases de datos [ 24 ] .    
  2. La duración de la exposición (en horas, minutos, etc.).
  3. La concentración del producto químico.
  4. El coeficiente de permeabilidad del compuesto químico (la facilidad con la que el compuesto químico atraviesa la piel). Este puede estimarse utilizando un coeficiente de partición octanol-agua (una medida de la absorción desde una solución acuosa en el estrato córneo en polvo). [ 25 ]
  5. El peso de la persona. Generalmente se utiliza el peso estándar de un adulto de 71,8 kilogramos (158 lb) , un niño de 6 años de 22 kilogramos (49 lb) y una mujer en edad fértil de 60 kilogramos (130 lb) . [ 23 ]   
  6. La naturaleza de la exposición, por ejemplo, una crema aplicada a todo el cuerpo, solo a 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 una persona está expuesta, se debe multiplicar la superficie de piel expuesta por la concentración de dicha sustancia en la que entra en contacto con la piel. A continuación, se multiplica por el tiempo de contacto, por los coeficientes de permeabilidad y por los factores de conversión de unidades necesarios, y finalmente se divide por el peso de la persona.
Una fórmula matemática sencilla para estimar la dosis en una sola exposición es:
concentración de la sustancia química × superficie expuesta × coeficiente de permeabilidad / peso corporal.
Los modelos para esto se pueden encontrar en los Procedimientos Operativos Estándar de la EPA para la Evaluación de la Exposición Residencial. [ 26 ] Estos modelos establecen pautas para estimar la exposición a pesticidas de manera que se pueda evaluar el riesgo y tomar las medidas apropiadas si se considera que el riesgo es demasiado alto para la exposición.

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

Esto puede modelarse de forma similar al método del agente 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 solución.
a. Una persona podría estar expuesta parcialmente a una solución durante un período de tiempo. Por ejemplo, si alguien permaneciera de pie en agua de inundación contaminada durante un período de tiempo, o si trabajara en una situación donde las manos y los antebrazos estuvieran sumergidos en una solución durante un período de tiempo. Este tipo de escenario depende del área de piel expuesta y la duración de la exposición, así como de la concentración del químico en la solución. Es posible que se deban ajustar los coeficientes de absorción para las diferentes áreas del cuerpo, ya que los pies tienen más callos en la planta y permitirán el paso de menos químico que la parte inferior de la pierna. La tasa de absorción de químicos sigue el siguiente esquema general de más rápido a más lento: escroto > frente > axila ≥ cuero cabelludo > espalda = abdomen > palma = planta del pie. [ 4 ] La absorción dérmica de una solución diluida por exposición parcial de la pierna o el brazo ha sido modelada por Scharf. [ 17 ] La EPA también tiene guías para calcular las dosis de químicos absorbidas dérmicamente del agua contaminada. [ 27 ]
Fórmula matemática:
Tasa de dosis absorbida dérmicamente = 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 lago. La exposición en piscinas es solo parcialmente dérmica y se ha propuesto un SWIMODEL. [ 28 ] Este modelo tiene en cuenta no solo la exposición de la piel sino que también considera la exposición ocular, por ingestión, inhalación y membranas mucosas que pueden ocurrir debido a la inmersión total. Un segundo modelo que trata principalmente la absorción de la piel fue creado por Scharf para evaluar el riesgo de la pulverización excesiva de pesticidas por fumigación aérea 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 por salpicaduras o gotas. Este modelo considera que no toda el agua que contiene una sustancia química y que entra en contacto con la piel permanece en ella el tiempo suficiente para absorberse. Solo la porción de la sustancia química en la solución que permanece en contacto con la piel está disponible para su absorción. Esto puede modelarse utilizando factores de adherencia del agua, como postula Gujral (2011). [ 29 ]

Contacto de la piel con gas o aerosol

Este es un factor 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. [ 30 ]

Controlar la absorción de la piel

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

  • Las etiquetas de los productos químicos pueden adaptarse para exigir el uso de guantes o ropa de protección .
  • Se pueden hacer advertencias para que se lave inmediatamente si el producto químico entra en contacto con la piel.
  • Prohíban el acceso a piscinas o lagos a los bañistas.
  • Limitar el tiempo de exposición a los productos químicos; es decir, los trabajadores solo pueden trabajar con ciertos productos químicos durante un tiempo determinado al día.

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Temas de seguridad y salud en el trabajo: exposiciones cutáneas y efectos" . NIOSH . CDC . Archivado del original el 8 de diciembre de 2024. Consultado el 17 de abril de 2014 .
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