Surface distribution and depths profiling of particulate organic UV absorbers by Raman imaging and tape stripping

Tape stripping in conjunction with scanning Raman microscopy was used for assessing the lateral and vertical distribution of an organic particulate UV filter, methylene bis-benzotriazolyl tetramethylbutylphenol (MBBT), in a sunscreen formulation. On the volar forearms of three volunteers, 1 mg cm−2 formulation containing 10% MBBT was applied, and the average amount of MBBT was measured by Raman scanning microscopy in 15 consecutive tape strippings. The recovery of MBBT was 91.1% with 30.2% localizing on the skin surface (first strip), 42.5% in the upper stratum corneum (strips 2–5) and from 3.6 down to 0.8% in each of the 10 consecutive layers. The concentration of surface deposits of MBBT differed by a factor of 300 between folds, furrows and pores on the one hand and the interjacent ridges on the other hand. Seventy-five per cent of the applied particles occupied a fifth of the evaluated area – where concentrating in folds and furrows – as was confirmed by 3-D reconstruction. On interjacent ridges, 8.6% of MBBT distributed as very thin films preferentially. MBBT localized at sites not connected with the surface, such as in truncated pores or as potentially penetrated material amounted to 0.06% or to a twentieth of the 1.4% found in the lowest skin strippings. Scanning Raman microscopy in combination with tape stripping documented the lateral and vertical distribution quantitatively and at cellular (12.5 μm) lateral resolution. Our results confirmed an earlier report on the vertical distribution of organic particles applied to skin and was in line with similar reports on TiO2 distribution. Le stripping en combinaison avec la microscopie Raman a été utilisé pour l'évaluation de la distribution latérale et verticale d'un filtre UV organique, le MBBT (méthylène tetramethylbutylphenol bis-benzotriazolyle) dans une formule de protection solaire. 1 mg cm−2 de produit qui contient 10% de MBBT a été appliqué sur l'avant-bras de 3 volontaires, ensuite la quantité moyenne de MBBT a été mesurée par la microscopie Raman dans 15 strips consécutifs. Le recouvrement par le MBBT était 91.1% avec 30.2% localisé sur la surface de la peau (1ère bande), 42% dans la couche cornée supérieure (bandes 2–5) et de 3.6 à 0.8% dans chacune des 10 couches consécutives suivantes. La concentration des dépôts à la surface en MBBT étaient différente d'un facteur de 300 entre les plis, les sillons et les pores sur la première main et les zones adjacentes sur l'autre main. 75% des particules appliquées ont occupé un cinquième de la zone évaluée – dans les plis et les sillons oùétait la forte concentration – cela était confirmé par la reconstruction 3D. 8.6% de MBBT était distribué sous forme de films très minces préférentiellement sur les crêtes adjacentes. Le MBBT qui était localiséà des zones qui n'étaient pas connectés à la surface, comme les pores tronqués, ou sous forme de matériel potentiellement pénétré s'élevait à 0.06% ou à 20ème du 1.4% qui était trouvé dans les strippings les plus bas de la peau. La microscopie Raman combinée au stripping a documenté quantitativement la distribution latérale et verticale et à la résolution latérale cellulaire (12.5 μm). Nos résultats ont confirmé un rapport précédent sur la distribution verticale des particules organiques qui ont été appliques sur la peau et il a été similaire dans les rapports sur la ligne de distribution de TiO2.