In vitro skin absorption of isothiazolinones

Abstract

Benzisothiazolinone (BIT), 2-octyl-4-isothiazolin-3-one (OIT) and methylisothiazolinone (MIT) are commonly used organic biocides containing isothiazolone ring. However, they may have adverse effects on human health and their risk needs to be properly assessed. Dermal exposure is the main route of their exposure but the dermal permeation of these isothiazolinones is not well documented. The aim of this study was to investigate the dermal permeation profiles of isothiazolinones under a finite (10 μg/cm2) or infinite (100 μg/cm2) dose application using minipig skin and Strat-M® membrane, and to identify the absorption profile and the risk assessment of BIT in the presence of cosmetics. Cream, lotion, and essence as cosmetics were pre-treated on minipig skin for 30 minutes, and then BIT was treated with a finite dose. After exposure, the skin surface dose was removed by cotton swabbing, the stratum corneum was collected by sequential tape stripping, and the remaining skin was cut into pieces prior to HPLC-MS/MS analysis. Toxicological database in several references was searched to undertake a risk assessment of BIT. Result of a finite dose experiments in minipig skin revealed higher absorption of MIT than OIT or BIT after 24 h exposure. When infinite dose was applied, permeation coefficients (Kp, cm/h) for both minipig skin and Strat-M® were the largest in MIT, followed by BIT and OIT. Skin permeation was 7-8 times higher in Strat-M® than minipig skin. Also BIT, in the presence of cosmetics, quickly permeated the skin and the amount in the stratum corneum and skin deposit was decreased. BIT risk assessment was performed by calculating the skin absorption rate at 10 hours based on the above data. The risk priority was as follows: essence > lotion > cream > control. All the margin of safety values were greater than 100, which was the target MoS, so that BIT was considered safe for use in consumer products exposed dermally. We believe that this research can provide an important piece of data for the risk assessment of isothiazolinone biocides.;예전부터 생활화학제품의 방부제로 사용되어온 벤즈이소티아졸리논(BIT), 옥틸이소티아졸리논(OIT) 및 메틸이소티아졸리논(MIT)은 피부 및 기관지 부작용을 일으키는 것으로 알려져 있으며, 특히 최근 한국의 가습기 살균제 사건의 주요 원인 물질로 꼽히면서 위해도 평가 연구의 필요성이 제기되고 있다. 위 물질들의 가장 큰 노출 경로는 피부를 통한 흡수이지만 피부 흡수에 대한 정량적인 연구는 진행된 것이 거의 없었다. 본 연구의 목적은 인간피부와 가장 흡사하다고 하는 돼지 피부와 인공합성막으로 각광받고 있는 Strat-M®을 사용하여 이소티아졸리논 물질들의 피부 흡수 프로파일을 조사하는 것이었다. 또한 화장품의 사용이 증가함에 따라 화장품을 바른 후 피부 흡수 정도가 달라질 수 있다는 것에 착안하여 위 세가지 물질 중 BIT를 선정한 후 화장품 전처리에 따른 BIT 흡수의 변화를 조사하고 최종적으로 실제 노출 시나리오에 따른 위해도 평가를 수행하였다. 전체적인 피부 흡수는 MIT에서 가장 컸고 BIT, OIT 순으로 뒤를 이었다. 막에 따른 피부 투과 계수는 Strat-M®에서 7-8배 더 높아 돼지 피부를 대체하기에는 적절하지 않은 것으로 간주되었다. 또한 크림, 로션, 에센스의 전처리 후 BIT를 처리했을 시 아무것도 처리하지 않은 대조군보다 높은 투과율을 보였으며 수용액으로 전달된 양도 증가하였다. 각질층의 점착은 각 화장품이 전처리된 경우 모두에서 거의 나타나지 않았으며 피부 침적량도 현저히 감소하였다. 마지막으로 상기 데이터를 바탕으로 10시간 시점의 피부 흡수율을 계산하여 BIT의 위해도 평가를 수행한 결과 위험 우선 순위는 에센스 > 로션 > 크림 순이었지만 안전 마진 값이 모두 100을 넘어 그 우려는 무시할 수 있는 수준으로 고려되었다. 본 연구는 이소티아졸리논 살생물제의 위해도 평가를 위한 경피 흡수 관련 파라미터를 제공하였으며 화장품이 여러 위험 물질의 피부 흡수에 미치는 영향을 알려주었다는 것에 의의가 있다.