En este trabajo se proponen diferentes protocolos de estudio aplicables a la evaluación del efecto de distintas sustancias autobronceadoras en un panel de voluntarios, en condiciones estandarizadas (concentraciones, cantidad total de producto, zona anatómica de aplicación, etc).
Los resultados se comparan con los obtenidos en la bibliografía8, realizados en condiciones experimentales similares a las nuestras (tipo de producto aplicado, concentración y dosificación de los mismos, etc.), pero evaluados mediante el Cromámetro CR 200 (Minolta, Japón).
Técnicas para la determinación del color de la piel
Existen diferentes equipos instrumentales para determinar el color de la piel. Su campo de aplicación se puede centrar en el sector cosmético, por ejemplo para evaluar la eficacia de productos blanqueadores o despigmentantes16 o para determinar la eficacia autobronceadora de distintos preparados79. Pueden también emplearse en dermatología para el diagnóstico y evaluación de tratamiento de afecciones cutáneas (evaluación del grado de eritema o enrojecimiento cutáneo, procesos inflamatorios, vitíligo, etc.)1012 y en general de todas aquellas afecciones que cursen con cambios morfológicos que afecten al aspecto y color de la piel.
Colorimetría
La colorimetría como técnica para la evaluación del color se basa en la determinación de una serie de parámetros6,13 tales como la luminancia*, reflectancia** y colour matching functions***.
*Intensidad luminosa en dirección normal que presenta la unidad de superficie de un manantial extenso14
**Relación entre la REM reflejada y la incidente14
***Valores del triestímulo de luz monocromática con poder radiante igual para pequeños intervalos de longitudes de onda constantes por todo el espectro14
De entre los equipos basados en esta técnica y utilizados en dermocosmética, los más representativos son los siguientes:
Chromameter CR200 (Minolta, Japón)
Dia-Stron Erythema Meter (Dia-Stron, Andover, Reino Unidos)
Dermaspectrometer (Cortex Technology, Dinamarca).
Chromameter CR 200
El cromámetro emite luz blanca y detecta la luz reflejada de la superficie cutánea mediante el empleo de una lámpara de arco de xenon y unas fotocélulas provistas de filtros especiales. Las señales detectadas se procesan en un microcomputador utilizando la colorimetría de triestímulos1,6.
Estas medidas utilizan el sistema tridimensional de coordenadas del color (sistema LAB) recomendado por la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE, 1931)1,6. Consiste en una representación geométrica del color en un diagrama de cromaticidad tridimensional donde cada color está representado por un punto en el gráfico y viene definido por tres parámetros (Fig. 1)2,1316:
Fig. 1. Diagrama de cromaticidad CIE. Todos los colores están representados por puntos dentro de la región limitada por la curva y la línea recta que une sus extremos18.
La interpretación de los resultados medidos con el cromámetro es relativamente compleja
y requiere un cierto grado de especialización por parte del usuario
Dos parámetros de cromaticidad (indicativo del color): a* indica la coloración del verde al rojo y b* indica la coloración del azul al amarillo.
Un parámetro de luminancia (indicativo de luminosidad): L* indica el grado de claridad/oscuridad del color considerado.
La diferencia de color entre dos puntos del sistema tridimensional de coordenadas del color puede calcularse mediante la aplicación de la fórmula siguiente8,9,13:
E (CIE L*a*b*) = (check)(L*)2 + (a*)2 + (b*)2
El valor calculado indica el incremento del color de la piel en la evaluación de un eritema, inflamación inducida por el producto objeto de estudio, en relación al basal, o bien en la determinación de la eficacia de un producto autobronceador.
Normalmente el cromámetro se utiliza para la evaluación del grado de eritema, si bien también hay referencias bibliográficas en las que se emplea para evaluar el grado de blanqueo de la piel inducido por corticosteroides tópicos25. Este parámetro puede además utilizarse como un índice de absorción percutánea del principio activo2. Normalmente esta medida se realiza de visu por lo que resulta un método subjetivo y posiblemente impreciso, lo que llevó a pensar en el cromámetro como un método de valoración objetivo, preciso, exacto y reproducible.
La interpretación de los resultados medidos con el cromámetro es relativamente compleja y requiere un cierto grado de especialización por parte del usuario.
Dia-Stron Erythema Meter
Es un colorímetro de reflexión basado en el mismo fundamento teórico que el cromámetro. Se utiliza específicamente para evaluar el nivel de eritema o enrojecimiento cutáneo, por lo que el parámetro que mide es el componente a* (rojo-verde).
Derma Spectrometer
Mide la intensidad del eritema y la pigmentación inducida por la melanina. Este equipo integra dos diodos emisores de luz (DEL) diseñados para proyectar unas bandas de longitud de onda (*) específica: verde (565 o 568 nm) y rojo (635 o 655 nm) correspondientes a los máximos de absorción de la hemoglobina y de la melanina, respectivamente. La radiación reflejada se analiza mediante un fotodetector. Los datos obtenidos se digitalizan y se aplica un factor de corrección que incluye el efecto que sobre las lecturas ejerce la temperatura de experimentación y la luz ambiental1,17. Como la intensidad de la radiación incidente es conocida, puede calcularse por diferencia la radiación absorbida.
Espectroscopia de reflexión (en el visible)
Se basa en la medida de la luz reflejada cuando sobre la superficie de la piel se hace incidir un rayo de luz visible. Los instrumentos que se utilizan para esta técnica son los espectrofotómetros de reflexión. Sin embargo para las medidas del color, se emplea principalmente el llamado instrumento de tres filtros, que es más sencillo y rápido. Éste consta de una fuente de emisión en la zona del visible (lámpara de tungsteno o de yodo-tungsteno); tres filtros intercambiables cuya transmitancia espectral se corresponde, con gran aproximación, a la emitancia de los tres colores primarios X, Y, Z de la CIE, y un sistema de medida de la reflexión19.
Hasta el momento, su aplicación en el campo cosmético no es muy amplia ya que no se han detectado ventajas sustanciales respecto a otras técnicas colorimétricas para evaluar el eritema1.
Material y método
Fundamento del dispositivo de medida Mexameter Mx 16 (Fig. 2)
Fig. 3. Foto ilustrativa de la coloración de la piel con los productos autobronceadores de ensayo. En la parte superior la pigmentación se debe a la mezcla 1:1, eritrulosa y DHA, respectivamente, a la concentración de 6,25%, mientras que en la parte inferior figuran las tres mezclas autobronceadoras en el mismo orden, pero a concentración del 12,5%.
Según catálogo del fabricante (Mexameter MX 16 199820), dicho dispositivo determina unos índices de melanina y de hemoglobina de la piel, que son los principales responsables de su color.
Las medidas se basan en la determinación de la reflexión de la luz no absorbida por la zona de piel muestreada, sobre la que inicialmente se hace incidir una cantidad de radiación de características conocidas.
En concreto, la sonda MX dispone de tres emisores tipo LED, de respectivamente 568 nm (verde), 660 nm (rojo) y 880 nm (infrarrojo próximo), y de un receptor de luz que capta y mide la intensidad de luz reflejada20.
Mediante un sistema de fotómetro, el aparato calcula un «índice de pigmentación o de melanina basándose en los principios de Edwards12.
Las longitudes de onda tomadas por Edwards permiten una absorbancia mínima de pigmentos sanguíneos, y además se ven afectadas de igual modo por las estructuras superficiales de la piel, lo que indica que el valor determinado por el aparato se debe únicamente a la melanina.
El índice de melanina (IM) se calcula mediante la expresión:
IM = 500/log 5 (log IR/R + log 5)
El ratio máximo entre cada color utilizado es, según fabricante del aparato, de 1:5. De este modo, el rango de lectura en el dial es de 0-1.000, correspondiendo el valor de 500 a la relación 1:1. Así, en las situaciones más extremas de la escala, los IM responden a los valores siguientes:
IR = 5; R = 1; IM = 500/log 5 (log 5/1 + log 5) = 500/log 5 ( 2 log 5 = 1000 .
IR = 1; R = 5; IM = 500/log 5 (log 1/5 + log 5); IM = 500/log 5 * log (1/5 * 5) = 500/log 5 * log 1 = 0 .
Los resultados correspondientes al índice aparecen en el dial situado en el frontal del aparato.
Protocolo experimental del primer ensayo
Se estudia la variación del índice de melanina inducido por aplicación única de las soluciones autobronceadoras (concentraciones expresadas en porcentaje p/p) indicadas en las tablas 1, 2 y 3*:
Voluntarios y forma de aplicación del producto (fig. 3). Se aplica una dosis única de producto (0,025 ml mediante jeringuilla) sobre zonas previamente referenciadas de 1,5 * 1,5 cm en la cara interna del antebrazo de 10 voluntarios sanos (ambos sexos, edades comprendidas entre 20-25 años, raza blanca caucasiana, fototipos II-III, sin problemas dérmicos aparentes).
Fig. 4. Variación del índice de autobronceado en función del tiempo, de la mezcla autobronceadora utilizada y de su concentración.
Lecturas. Se realiza una primera lectura (valor IM basal) previa a la aplicación de las soluciones autobronceadoras, en cada una de las diferentes zonas. Posteriormente se realizan lecturas del IM 0,5, 1, 24, 48 y 96 horas después de la aplicación.
Protocolo experimental del segundo ensayo
Una vez comprobada la validez del sistema de detección, se propone un ensayo de confirmación consistente en reproducir el descrito en la bibliografía8 y evaluado mediante cromámetro con objeto de comparar ambas técnicas. En este caso se trata de un estudio de evaluación del IM en aplicaciones múltiples, realizado con DHA a una concentración fija.
Voluntarios y forma de aplicación del producto. Se aplican dosis de 0,025 ml de DHA al 6,25% en agua durante 8 días consecutivos (total: 8 aplicaciones) en las mismas condiciones experimentales que para el primer ensayo (véase apartado A del mismo).
Lecturas. Se realiza una primera lectura del índice de melanina (IM basal [véase apartado B del primer ensayo]) y a continuación, lecturas a tiempo de 1, 2, 3... y 8 días previas a la aplicación de cada nueva dosis. Posteriormente, se siguen realizando lecturas diarias del IM con objeto de ver la remanencia del efecto bronceador a pesar de que ya no se aplican nuevas dosis de producto. Con esto, se espera ver el turnover cutáneo, ya que la desaparición del bronceado coincide con la renovación de las capas superficiales de la piel.
Resultados experimentales del primer ensayo
Los resultados obtenidos se exponen en las tablas de 4, 5 y 6. En ellas se especifican las lecturas directas del Mexameter (IM) con sus correspondientes desviaciones estándar y coeficientes de variación, así como lo que hemos denominado «índice de autobronceado», que expresamos con la siguiente fórmula:
Ia = IMt/IM basal
La última columna expresa el incremento del índice de autobronceado entre tiempo igual a 0 y tiempo igual a 96 horas.
Dichos resultados quedan reflejados en la figura 4.
Fig. 5. Variación del color en función del tiempo obtenido con DHA al 6,25% y aplicación múltiple en el artículo de referencia8.
Análisis y discusión de resultados experimentales del primer ensayo
Para los diferentes tiempos y concentraciones de productos empleados, se realiza un análisis de la variancia del factor de respuesta (IM) mediante el programa Statgraphics Plus versión 2.1, con objeto de establecer si existen diferencias estadísticamente significativas tanto en función de las concentraciones ensayadas como de la naturaleza del activo de las distintas muestras.
En la tabla 7 se exponen, conjuntamente, los resultados estadísticos obtenidos en las diferentes series de ensayos.
A la vista de los coeficientes de variación obtenidos para las diferentes determinaciones (en todos los casos ¾ 5%), y desde la naturaleza de la experiencia (ensayo in vivo en panel de voluntarios), puede concluirse que la técnica empleada es reproducible.
Dado que en todos los casos (tabla 7) P es menor a 0,005, existen diferencias estadísticamente significativas del parámetro de respuesta (IM) en función tanto de los diferentes tiempos de muestreo como del tipo de agente autobronceador ensayado y de su concentración.
A efectos prácticos, la técnica propuesta mediante empleo del sistema Mexameter MX 16 permite diferenciar, en las condiciones de la experiencia, el incremento del color de la piel (efecto autobronceador) en función del tiempo transcurrido tras una aplicación única de producto (el ensayo concluye a tiempo igual a 96 horas), así como de su concentración inicial.
Resultados experimentales del segundo ensayo
Los resultados obtenidos en esta segunda parte se exponen en la tabla 8. En ella se especifican las lecturas directas del Mexameter (IM) para DHA al 6,25%, las desviaciones estándar y los índices de autobronceado correspondientes.
Estudio comparativo entre los resultados experimentales obtenidos y los de la bibliografía (Figs. 5 y 6)
Fig. 6. Variación del color en función del tiempo para DHA al 6,25% y aplicación múltiple obtenido en el estudio.
En la figura 5 se reproduce la gráfica de la DHA obtenida en el artículo de referencia8.
Si comparamos ambas figuras, podemos observar que la trayectoria que siguen es muy similar. En ambos casos el índice de autobronceado (Ia) aumenta hasta el octavo día (uno después de la última aplicación de producto), y posteriormente se produce su disminución gradual, que aproximadamente recupera el nivel basal. Esto ocurre hacia el día 15 del estudio.
Concretamente, y según el parámetro utilizado en nuestro estudio para evaluar el índice de autobronceado:
Ia7 (último día de aplicación)=1,128 } Ia=12,8%
Ia0 (basal)=1
Los datos experimentales corroboran que también en el estudio de autobronceado a dosis múltiple (para una concentración definida del activo), el sistema de medida empleado permite la cuantificación de los cambios en la pigmentación de la piel producida por el agente objeto de estudio.
Conclusiones
Se propone un protocolo de trabajo con objeto de evaluar las posibilidades de utilización del sistema Mexameter MX 16 (Courage + Khazhaka electronics, Alemania) para determinar la capacidad autobronceadora de diferentes sustancias o productos comúnmente utilizados en formulación cosmética.
Tras aplicación única de tres productos con capacidad autobronceadora (DHA, eritrulosa y una mezcla 1:1 de ambas) a un panel de 10 voluntarios, el sistema Mexameter MX 16 permitió poner de manifiesto lo siguiente:
Diferencias estadísticamente significativas del índice de autobronceado en función del producto empleado cuando éste se emplea a una concentración fija.
Diferencias estadísticamente significativas del índice de autobronceado en función de la concentración para cada uno de los productos sometidos a estudio.
Diferencias estadísticamente significativas del índice de autobronceado para una concentración fija del producto cuando éste se evalúa a diferentes tiempos (transcurridos desde la aplicación).
La aplicabilidad del sistema Mexameter MX 16 al estudio de cambios de pigmentación inducidos por autobronceadores se con firma mediante una prueba a partir de DHA al 6,25% aplicada de forma repetida durante 7 días consecutivos. Los resultados obtenidos (evolución de la pigmentación de la piel en función del tiempo) son comparables a los obtenidos mediante el sistema Chromameter CR 200 en la correspondiente referencia bibliográfica8. *