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Importance of sunscreen products spreading protocol and substrate roughness for in vitro sun protection factor assessment

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Synopsis The purpose of this study was to evaluate the impact of substrate roughness and of product spreading method on sun protection factor (SPF) measurement and to define the experimental conditions most appropriate to reach the best level of correlation to SPF. SPF assessment was carried out on 13 products (including different formulation types with SPF from 20 to 75) using various SPF protocols and comparing related predictive potential regarding SPF. In the first part, two spreading methods were compared on two types of PMMA (Polymethyl methacrylate plate with different roughness. The impact of a second spreading step after product drying was also evaluated. From the various investigated parameters, it was shown that (i) a higher roughness (Ra = 4, 5 μm) was preferred for O/W formulations (ii) using a defined sequence of light linear and circular strokes was more adequate than monitoring product spreading in terms of time and pressure (iii) both correlation to SPF and results variability were improved when a second spreading step was added. The altered protocol showed a good predictive potential regarding SPF values for O/W formulations (correlation coefficient 0.92, correlation curve slope 0.98) and coefficient of variation of results (14% of the mean SPF value) close to what is usually obtained . The repeatability of the protocol was also demonstrated. In the second part, we evaluated the impact of PMMA plate pre-treatment with paraffinum liquidum before spreading the product to get a better correlation between and SPF values for W/O formulations. This allowed us to define a protocol suitable for both O/W and W/O formulations.

French
Résumé

L’objectif de cette étude était d’évaluer l’impact sur les valeurs de SPF in vitro, d’une part de la rugosité des plaques de PMMA et d’autre part de la méthode utilisée pour étaler les produits et de déterminer les conditions opératoires offrant la meilleure corrélation entre les valeurs de SPF in vitro et in vivo. A cette fin, le SPF in vitro de 13 produits solaires (couvrant différents niveaux de protection et différents types de formulation) a été mesuré avec les différents protocoles étudiés et la prédictivité du SPF in vitro par rapport aux valeurs in vivo a étéévaluée pour chaque protocole. Dans une première partie, deux méthodes d’étalement des produits ont été comparées sur deux types de plaques de PMMA présentant des rugosités différentes. L’apport d’une étape de ré-étalement du film de produit après séchage a également étéévalué. A partir de ces premiers résultats, nous avons pu montrer qu’il était préférable d’utiliser des plaques de PMMA avec une rugosité plus importante (Ra de l’ordre de 4.5 μm) pour obtenir des valeurs de SPF in vitro mieux corrélées au SPF in vivo et moins variables. Il est également ressorti qu’il était plus approprié de définir la procédure d’étalement en terme de gestuelle qu’en termes de temps d’étalement et de pression. Enfin, il a été démontré que le ré-étalement du film résiduel de produit après séchage permettait d’améliorer encore la corrélation entre résultats in vitro et données in vivo et de réduire la variabilité des résultats in vitro. Le protocole de mesure du SPF in vitro ainsi défini offre une bonne prédictivité des valeurs obtenues in vivo, pour les formulations H/E (coefficient de corrélation égal à 0.92, courbe de corrélation présentant une pente de 0.98) et la dispersion des résultats est proche de celle classiquement obtenue in vivo (coefficient de variation égal à 14% de la valeur moyenne du SPF in vitro). La répétabilité de ce protocole a étéégalement démontrée. Dans une seconde partie, pour améliorer la pertinence des SPF des formulations E/H mesurés in vitro par rapport aux valeurs in vivo, l’effet d’un pré-traitement des plaques de PMMA avec de l’huile de vaseline a étéévalué. Il a été montré que ce pré-traitement permettait d’atteindre une bonne concordance entre les résultats in vitro et in vivo non seulement pour ce type de formulation mais également pour tous les produits précédents. Ainsi, l’introduction d’un pré-traitement des plaques nous a permis d’obtenir un protocole de SPF in vitro adaptéà la fois aux supports H/E et E/H.
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Keywords: in vitro SPF; spreading; sunscreen products; surface roughness

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2009

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