Estudio del efecto de la radiación UV sobre las propiedades eléctricas en un tejido ex vivo, como contribución al desarrollo de las metodologías in vitro para la determinación del FPS

Abstract

Sunlight corresponds to the spectrum of electromagnetic radiation from the sun that includes ultraviolet, visible and infrared radiation, and the exposition for some biochemical processes in humans is vital. However, ultraviolet radiation in particular has several harmful effects on the structure and function of the skin. In this work, we study the ex vivo model of pigskin as a suitable substrate to evaluate the effect of UVB radiation with a biophysical approach through its electrical properties.

For this, we characterize the biological model in terms of its integrity and barrier function, we define its storage and conservation conditions. Subsequently, we studied its electrical properties by Electric Impedance Spectroscopy and developed a methodology that allowed us to study the effect of radiation in vitro, which took into account the skin antioxidant system, especially the enzyme catalase, inhibitors such as azide and oxidative agents such as hydrogen peroxide.

The results showed that a dose of 180 J/cm2 being very high compared to the daily sun exposure, does not affect the electrical variable by itself and conditions of induced oxidative stress are required to see any effect on the tissue electrical resistance; Similarly, oxidative stress conditions do not affect it by themself, which suggested that the effect observed was due to radiation and that mentioned dose caused a loss of resistance close to 50%.

Finally, the methodology and the variable defined were challenged with the inclusion of sunscreens of different Sun Protection Factor (SPF) demonstrating that by means of an electric type variable it is possible to identify the effect of UVB radiation on the skin and establish a correlation model between the electrical response of the skin and the different levels of protection evaluated, this result, could eventually be used as a quantifiable evaluation in the determination of SPF.

La luz solar corresponde al espectro de radiación electromagnética proveniente del sol que incluye la radiación ultravioleta, visible e infrarroja, y resulta vital la exposición para varios procesos bioquímicos en los seres humanos. Sin embargo, la radiación ultravioleta en particular tiene varios efectos nocivos sobre la estructura y función de la piel. En este trabajo, estudiamos el modelo ex vivo de piel de cerdo para evaluar el efecto de la radiación ultravioleta B (UVB) mediante un enfoque biofísico a través de sus propiedades eléctricas.

Para ello, caracterizamos el modelo biológico en términos de su integridad y función de barrera, definimos sus condiciones de almacenamiento y conservación. Posteriormente, estudiamos sus características eléctricas empleando la Espectroscopía de Impedancia Eléctrica y desarrollamos una metodología que permitiera estudiar el efecto de la radiación de manera in vitro, la cual tuvo en cuenta el sistema antioxidante de la piel, en especial la enzima catalasa, inhibidores como azida de sodio, y agentes oxidantes como el peróxido de hidrógeno.

Los resultados mostraron que una dosis de 180 J/cm2 siendo muy alta comparada con la exposición solar cotidiana, no afecta por si sola las variables eléctricas y que se requieren condiciones de estrés oxidativo inducido para ver un efecto sobre la resistencia eléctrica del tejido; del mismo modo, las condiciones de estrés oxidativo por si solas no la afectan, lo cual sugirió que el efecto observado si fue debido a la radiación y cuya dosis mencionada provocó una perdida de la resistencia cercana al 50%.

Finalmente, se desafió la metodología desarrollada y la variable respuesta definida mediante la inclusión de protectores solares de diferente valor de Factor de Protección Solar (FPS), demostrando que mediante una variable de tipo eléctrica si es posible identificar el efecto de la radiación UVB sobre la piel y establecer un modelo de correlación entre la respuesta eléctrica de la piel y los diferentes valores de protección evaluados, este resultado, eventualmente podría utilizarse como una evaluación cuantificable en la determinación del FPS.