Mechanisms of the drug penetration enhancer propylene glycol interacting with skin lipid membranes
| dc.creator | Mistry, Jade | |
| dc.creator | Notman, Rebecca | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-05T14:13:20Z | |
| dc.date.created | 2024 | |
| dc.description.abstract | Very few drugs have the necessary physicochemical properties to cross the skin’s main permeability barrier, the stratum corneum (SC), in sufficient amounts. Propylene glycol (PG) is a chemical penetration enhancer that could be included in topical formulations in order to overcome the barrier properties of the skin and facilitate the transport of drugs across it. Experiments have demonstrated that PG increases the mobility and disorder of SC lipids and may extract cholesterol from the SC, but little is known about the molecular mechanisms of drug permeation enhancement by PG. In this work, we have performed molecular dynamics (MD) simulations to investigate the molecular-level effects of PG on the structure and properties of model SC lipid bilayers. The model bilayers were simulated in the presence of PG concentrations over the range of 0–100% w/w PG, using both an all-atom and a united atom force field. PG was found to localize in the hydrophilic headgroup regions at the bilayer interface, to occupy the lipid–water hydrogen-bonding sites, and to slightly increase lipid tail disorder in a concentration-dependent manner. We showed with MD simulation that PG enhances the permeation of small molecules such as water by interacting with the bilayer interface; the results of our study may be used to guide the design of formulations for transdermal drug delivery with enhanced skin permeation, as well as topical formulations and cosmetic products. | |
| dc.description.abstractenglish | Muy pocos fármacos tienen las propiedades fisicoquímicas necesarias para atravesar la principal barrera de permeabilidad de la piel, el estrato córneo (SC), en cantidades suficientes. El propilenglicol (PG) es un potenciador químico de la penetración que podría incluirse en formulaciones tópicas para superar las propiedades de barrera de la piel y facilitar el transporte de fármacos a través de ella. Experimentos han demostrado que el PG aumenta la movilidad y el desorden de los lípidos del SC y puede extraer colesterol del SC, pero se sabe poco sobre los mecanismos moleculares de la mejora de la permeación de fármacos por PG. En este trabajo, hemos realizado simulaciones de dinámica molecular (MD) para investigar los efectos a nivel molecular del PG en la estructura y propiedades de las bicapas lipídicas del modelo SC. Las bicapas modelo se simularon en presencia de concentraciones de PG en el rango de 0-100% p/p de PG, utilizando un campo de fuerza de todos los átomos y un campo de fuerza de átomos unidos. Se observó que el PG se localiza en las regiones hidrofílicas del grupo de cabeza en la interfaz de la bicapa, ocupa los sitios de enlace de hidrógeno entre lípidos y agua y aumenta ligeramente el desorden de la cola lipídica en función de la concentración. Mediante simulación de densidad molecular, demostramos que el PG mejora la permeabilidad de moléculas pequeñas, como el agua, al interactuar con la interfaz de la bicapa. Los resultados de nuestro estudio podrían utilizarse para orientar el diseño de formulaciones para la administración transdérmica de fármacos con mayor permeabilidad cutánea, así como formulaciones tópicas y productos cosméticos. | |
| dc.format.extent | 13 páginas | |
| dc.format.mimetype | text/html | |
| dc.identifier.other | https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcb.3c06784 | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12010/39062 | |
| dc.language.iso | en_US | |
| dc.publisher | The Journal of Physical Chemistry B | |
| dc.rights.accessrights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
| dc.rights.local | Abierto (Texto Completo) | |
| dc.subject | Anatomía | |
| dc.subject | Interfaces | |
| dc.subject | Lípidos | |
| dc.subject | Moléculas | |
| dc.subject | Vesículas | |
| dc.subject.keyword | Skin - Permeability | |
| dc.subject.keyword | Propylene glycol - Pharmaceutical use | |
| dc.subject.keyword | Molecular dynamics - Pharmaceutical applications | |
| dc.subject.lemb | Piel - Permeabilidad | |
| dc.subject.lemb | Propilenglicol - Uso farmacéutico | |
| dc.subject.lemb | Dinámica molecular - Aplicaciones farmacéuticas | |
| dc.title | Mechanisms of the drug penetration enhancer propylene glycol interacting with skin lipid membranes | |
| dc.type.coar | http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 |
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