A controlled forearm washing ex vivo method for assessing the impact of personal cleansing products on skin's acid mantle properties and antimicrobial defence against transient bacteria

Int J Cosmet Sci. 2023 Jun;45(3):354-361. doi: 10.1111/ics.12840. Epub 2023 Mar 28.

Abstract

Background: An important trend in the personal care industry involves the development of advanced personal cleaning products that not only provide skin mildness but support skin's acid mantle properties and skin's natural antimicrobial defence function.

Objective: The objective of this study was to develop a controlled forearm washing ex vivo method for assessing the impact of personal cleansing products on skin's acid mantle properties and antimicrobial defence against transient bacteria.

Methods: We developed a controlled forearm washing ex vivo method (ex vivo NET method) to compare the impact of two representative personal cleansing products on skin's acid mantle properties and antimicrobial defence against transient bacteria: one was a low-pH skin cleanser, and the other was high-pH soap cleanser. Skin pH was measured at baseline and 4 h after the product application. Concurrently, D-squame tape stripping procedure was followed to sample the stratum corneum surface layers. Then, two selected transient bacteria, Staphylococcus aureus and Escherichia coli, were inoculated onto the D-squame tapes and incubated under controlled conditions, respectively. The residual bacteria counts can provide an objective measure of skin's acid mantle properties against transient bacteria. Results from the ex vivo NET method were compared with the traditional in vivo cup-scrub RET method.

Results: The skin pH was significantly lower 4 h after washing the forearm with the low-pH cleanser versus the high-pH soap, consistent with literatures. Interestingly, the skin surface washed by the low-pH cleanser showed significantly higher hostility against representative transient bacteria as demonstrated by the lower counts of S. aureus by 1.09 log and E. coli by 0.6 log versus the high-pH soap based on the ex vivo NET method. Results from the ex vivo NET method were further supported by the traditional in vivo RET method which also showed the skin washed by the low-pH cleanser had significantly lower counts of S. aureus and E. coli versus the high-pH soap.

Conclusions: The skin's acid mantle properties and antimicrobial defence can be directly impacted by the personal cleansing products. The low-pH skin cleanser works better than the high-pH soap for supporting skin's acid mantle properties and antimicrobial defence against transient bacteria. Results from the ex vivo NET method are consistent with the in vivo RET method. It is important that the ex vivo NET method offers many advantages since it is quicker to run with higher throughput and has better safety without the constraint of inoculating harmful microorganisms onto the human subjects.

Contexte: Une tendance importante du secteur des soins personnels est de développer des produits d'hygiène personnelle sophistiqués qui non seulement rendent la peau plus douce, mais favorisent également les propriétés du manteau acide de la peau et la fonction de défense antimicrobienne naturelle de la peau.

Objectif: L'objectif de cette étude était de développer une méthode ex vivo de lavage contrôlé des avant-bras pour évaluer l'impact des produits d'hygiène personnelle sur les propriétés du manteau acide de la peau et la défense antimicrobienne contre les bactéries transitoires. MÉTHODES: Nous avons développé une méthode ex vivo de lavage contrôlé des avant-bras (méthode NET ex vivo) pour comparer l'impact de deux produits d'hygiène personnelle représentatifs sur les propriétés du manteau acide de la peau et la défense antimicrobienne contre les bactéries transitoires: d'une part un nettoyant pour la peau à pH faible, d'autre part un savon nettoyant à pH élevé. Le pH de la peau a été mesuré à l'entrée dans l'étude et quatre heures après l'application du produit. Parallèlement, une procédure de stripping par ruban adhésif D-Squame a été suivie pour prélever des couches de surface de la couche cornée. Ensuite, deux bactéries transitoires sélectionnées, S. aureus et E. coli, ont été inoculées sur les rubans adhésifs D-Squame et incubées dans des conditions contrôlées, respectivement. Le nombre de bactéries résiduelles peut fournir une mesure objective des propriétés du manteau acide de la peau contre les bactéries transitoires. Les résultats de la méthode NET ex vivo ont été comparés à la méthode RET in vivo traditionnelle par coupe-grattage. RÉSULTATS: Le pH de la peau était significativement inférieur quatre heures après le lavage des avant-bras avec le nettoyant à pH faible en comparaison avec le savon à pH élevé, conformément à la littérature. Il est intéressant de noter que la surface de la peau lavée au moyen du nettoyant à pH faible présentait une hostilité significativement plus élevée contre les bactéries transitoires représentatives, comme démontré par le nombre inférieur de S. aureus de 1,09 log et d'E. coli de 0,6 log, en comparaison avec le savon à pH élevé, sur base de la méthode NET ex vivo. Les résultats de la méthode NET ex vivo ont été encore par la méthode RET in vivo traditionnelle, laquelle a également démontré que la peau lavée à l'aide du nettoyant à pH faible présentait des nombres significativement plus faibles de S. aureus et d'E. coli que celle lavée à l'aide du savon à pH élevé.

Conclusions: Les propriétés du manteau acide de la peau et la défense antimicrobienne peuvent être directement affectées par les produits d'hygiène personnelle. Le nettoyant de la peau à pH faible fonctionne mieux que le savon à pH élevé pour ce qui est de favoriser les propriétés du manteau acide de la peau et la défense antimicrobienne contre les bactéries transitoires. Les résultats de la méthode NET ex vivo sont cohérents avec la méthode RET in vivo. Il est important de noter que la méthode NET ex vivo offre de nombreux avantages étant donné qu'elle est plus rapide à exécuter avec une capacité plus élevée et offre une meilleure sécurité sans la contrainte d'inoculer des micro-organismes nocifs à des sujets humains.

Keywords: E. coli; S. aureus; D-squame tape stripping; Soleris; acid mantle; personal cleansing; skin natural antimicrobial barrier; skin pH; surfactants.

MeSH terms

  • Anti-Infective Agents*
  • Escherichia coli
  • Forearm
  • Humans
  • Soaps* / pharmacology
  • Staphylococcus aureus

Substances

  • Soaps
  • Anti-Infective Agents