Determination of melanin types and relative concentrations: an observational study using a non-invasive inverse skin reflectance analysis

Autor: Roshidah Baba, Hermawan Nugroho, Ahmad Fadzil M. Hani, N. Shamsuddin
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: International Journal of Cosmetic Science. 36:451-458
ISSN: 0142-5463
DOI: 10.1111/ics.12147
Popis: Synopsis Objective Melanin is a major skin colour pigment that made up of eumelanin (the dark brown–black colour) and pheomelanin (the light red–yellow colour) pigments. Skin-whitening products typically contain depigmentation agents that reduce the level of pigmentation by changing the pheomelanin–eumelanin production. Similarly, in skin pigment treatment of skin disorders, the melanin production is managed accordingly. To assess and improve treatment efficacy, it is important to have a measurement tool that is capable of determining the melanin types objectively. So far, the efficacy assessment is subjective. In this study, an inverse skin reflectance pigmentation analysis system that determines eumelanin and pheomelanin content is developed and evaluated in an observational study involving 36 participants with skin photo type IV. Methods The reflectance spectra of the left forearms of participants were analysed by the pigmentation analysis system to determine their skin parameters – pheomelanin and eumelanin concentrations, melanosome volume fraction, and epidermal thickness. The determined skin parameters are then inputted into the realistic skin model (RSM) of the Advanced Systems Analyses Program (asap®) to generate the ground truth reflectance spectra for the given skin parameters to validate the system. Results The developed pigmentation analysis system is found to be accurate with a spectral error of 0.0163 ± 0.009 between measured reflectance and the reflectance output of the analysis system and RSM. The regression analysis shows a strong linear relationship (R2 = 0.994) indicating good precision. The relative concentrations of pheomelanin (38.23 ± 15.04) and eumelanin (1.68 ± 0.91) analysed by the system gives a ratio of pheomelanin to eumelanin of 0.048 ± 0.029; this value is consistent with previously reported figure of 0.049. Conclusion The proposed pigmentation analysis system is able to determine melanin types and their relative concentrations. It has the potential to assess the efficacy of the skin-whitening and pigmentation treatments objectively in a non-invasive manner. Resume Objectif La melanine est un pigment majeur de couleur de la peau composee d’ eumelanine (de couleur brun-noir fonce) et de pheomelanin (de couleur rouge – jaune clair). Les produits pour blanchir la peau contiennent generalement des agents de depigmentation qui reduisent le niveau de la pigmentation en changeant la production de pheomelanin – eumelanine. De meme, dans le traitement de troubles de la pigmentation de la peau, la production de melanine est geree en consequence. Pour evaluer et ameliorer l'efficacite du traitement, il est important d'avoir un outil de mesure qui permet de determiner les types de melanine objectivement. Jusqu’a present, l’ evaluation de l'efficacite est subjective. Dans cette etude, un systeme d'analyse de la reflexion inverse de la pigmentation de la peau qui determine l'eumelanine et la teneur en pheomelanin est developpe et evalue dans une etude observationnelle portant sur 36 participants avec le type de photo de peau IV. Methodes Les spectres de reflectance de l'avant-bras gauche de participants ont ete analyses par le systeme d'analyse de la pigmentation de determiner les parametres de la peau : concentrations en pheomelanine et eumelanine, volume partiel des melanosomes, et l’epaisseur de l’epiderme. Les parametres determines de la peau sont ensuite entres dans le modele de peau realiste (RSM) de l’ analyse du programme Advanced Systems (asap®) pour generer les spectres de reflectance vraie de base pour les parametres donnes de la peau afin de valider le systeme. Resultats Le systeme d'analyse de la pigmentation developpe est precis avec une erreur spectrale de 0.0163 ± 0.009 entre reflectance mesuree et le resultat de l'analyse de la reflectance par le systeme d'analyse RSM. L'analyse de regression montre une forte relation lineaire (R2 = 0.994) indiquant une bonne precision. Les concentrations relatives des pheomelanin (38.23 ± 15.04) et l'eumelanine (1.68 ± 0.91) analysees par le systeme donnent un ratio de pheomelanin a l'eumelanine de 0.048 ± 0.029; cette valeur est compatible avec le chiffre precedemment rapporte de 0.049. Conclusion Le systeme d'analyse de la pigmentation propose est capable de determiner les types de melanine et leurs concentrations relatives. Il a le potentiel d’evaluer l'efficacite des traitement de blanchiment de la peau, d'une maniere non – invasive et objective.
Databáze: OpenAIRE
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