Microneedle patch based on dissolving, detachable microneedle technology for improved skin quality – Part 1: ex vivo safety evaluation

The aim of the paper presented herein is the description and safety evaluation of the process of dissolution of an 86-microneedle patch composed of hyaluronic acid, when applied topically to human abdominal skin explants. Such explants were chosen to replace the inability of obtaining periorbital skin. In order to evaluate penetration and dissolution of the microneedles, we employed histochemical methods and a fluorescent dye FITC (fluorescein isothiocyanate).Abdominoplasty human skin explants were treated with square microneedle patches with a 1.5-cmThe application of the MN patch to excised skin explants showed these microneedles to be non-invasive into the dermis of the skin. Skin puncturing with MN patches revealed 17 different sites of microneedle penetration immediately afterwards and 4 sites, 2 h later. Although there were some variances in the epidermal depth of penetration, these variances did not impact on cell viability. The hyaluronic acid-based microneedles having 450 µm in length penetrated the epidermis at an averaged depth by 26 µm without disrupting skin cell viability and without causing an inflammatory response. Hyaluronic acid could be detected in most of these penetration sites, with no diffusion into the dermis, which is important for cosmetic applications. FITC analysis uncovered fluorescein isothiocyanate distribution within microneedle insertion site, which remained steady after 2 and 6 h of experimentation.Using ex vivo tracer staining studies, we have shown that the evaluated microneedle applicator is capable of penetrating the skin epidermis and delivering substances embedded in the needle polymer matrix. In addition, the tested product was shown to be safe, which provides a broad perspective for delivering cosmetic and pharmaceutic agents.Le but de cet article est de décrire et évaluer l’innocuité du processus de dissolution d'un patch de 86 micro-aiguilles composé d'acide hyaluronique, lorsqu'il est appliqué par voie topique sur des explants de peau abdominale humaine. De tels explants ont été choisis pour palier à l'impossibilité d'obtenir une peau périorbitaire. Afin d'évaluer la pénétration et la dissolution des micro-aiguilles, nous avons utilisé des méthodes histochimiques et un marqueur fluorescent FITC (isothiocyanate de fluorescéine). MÉTHODES: Les explants de la peau humaine de l'abdominoplastie ont été traités avec des patchs à microaiguilles, carrés d'une surface de 1,5 cm2, contenant 86 micro-aiguilles et ayant 450 ± 23,5 μm de hauteur avec 1 mm d'espacement entre les micro-aiguilles. Un traitement histologique et des colorations ont été réalisée pour observer la viabilité cellulaire et les glycosaminoglycanes. La diffusion de FITC a été observée en épifluorescence. Le pourcentage de surface colorée pour chaque traitement a été comparé à des échantillons témoins non traités à différents temps de cinétique. Un test de Mann-Whitney a été utilisé pour identifier la différence entre deux populations (sites de pénétration des micro-aiguilles et peau normale) avec une limite de significativité statistique de P0.05. RÉSULTATS: L'application du patch MN sur les explants de peau a montré que ces micro-aiguilles ne Pénétraient pas dans le derme de la peau. L’application cutanée des patchs MN a révélé 17 sites différents de pénétration de micro-aiguille immédiatement après l’application et 4 sites, 2 heures plus tard. Bien qu'il y ait eu quelques variations dans la profondeur de pénétration épidermique, ces variations n'ont pas eu d'impact sur la viabilité cellulaire. Les micro-aiguilles à base d'acide hyaluronique d'une longueur de 450 μm ont pénétré l'épiderme à une profondeur moyenne de 26 μm sans perturber la viabilité des cellules de la peau et sans provoquer de réponse inflammatoire. L'acide hyaluronique composant les micro-aiguilles a été détecté sur la plupart de ces sites de pénétration, sans diffusion dans le derme, ce qui est important pour les applications cosmétiques. L'analyse FTIC a révélé une distribution d'isothiocyanate de fluorescéine dans le site d'insertion de micro-aiguille qui est restée stable après 2 et 6 heures d'expérimentation.En utilisant des études de coloration de traceurs sur explant de peau humaine ex vivo, nous avons montré que l'applicateur de micro-aiguille est capable de pénétrer l'épiderme et de délivrer des substances incorporées dans la matrice polymère de l'aiguille. De plus, le produit testé s'est avéré sûr et bien toléré, ce qui ouvre une large perspective pour l'administration d'agents cosmétiques et pharmaceutique.