Khi các dung dịch axit và kiềm yếu tiếp xúc với da, pH làn da luôn thay đổi trong một giới hạn cho phép và nhanh chóng trở về pH ổn định của da. Điều này cho thấy trong da tồn tại một hệ đệm giữ pH hằng định ở khoảng 5.5.

Hệ đệm là một hệ hóa học có tác dụng hạn chế quá trình thay đổi pH khi một chất acid hoặc hoặc bazo được cho thêm vào hệ. Hệ đệm gồm một acid yếu và một bazo liên hợp. Hiệu quả đệm của hệ tốt nhất khi pH cho thêm vào bằng với pKa của hệ đệm. pKa biểu thị lực acid, pKa càng nhỏ thì lực acid càng mạnh.

Tính acid khả năng đệm của da

Hệ đệm của da lần đầu được Heuss đề cập đến và sau đó là Schade, Marchionini và hình thành khái niệm “lớp vỏ acid”. Tính acid của da có vai trò cân bằng nội môi lớp màng lipid bảo vệ kép của da. Làn da có khả năng kháng lại với những thay đổi pH quá mức.

Các thí nghiệm được tiến hành nhằm đo đạc khả năng đệm của da nhằm dự đoán nguy cơ về bệnh lý của da và thành phần nào của da đóng vai trò quan trọng trong vai trò cân bằng pH.

Acid béo/ bã nhờn

Có những giả thuyết cho rằng bã nhờn góp phần vào vai trò hệ đệm theo 2 cách sau:

• Bã nhờn ngăn cản quá trình tiếp xúc và thấm vào sâu mô da của các chất kiềm và acid.
• Bản thân acid béo cũng có khả năng đệm.

Sau đó, Lincke đã thực hiện thí nghiệm và bác bỏ giả thuyết thứ 2 do các acid béo không có khả năng đệm ở khoảng pH=9, khả năng đệm trên mô hình da nhân tạo diễn ra nhanh hơn khi lớp lipid kép được loại bỏ. Vermeer kết luận độ tương tự giữa khả năng đệm trên vùng da tay khi có và không có loại bỏ đi lớp dầu nhờn. Vì khả năng đệm của acid béo trên da là không đáng kể nên những thí nghiệm trên da hiện nay đều được thực hiện sau khi đã rửa sạch da với chất làm sạch thông thường.

Lớp biểu bì và các thành phần tan trong nước

Vermeer đã chứng minh được tầm quan trọng của các thành phần tan trong nước cấu thành chức năng đệm của da. Khi các thành phần này được loại bỏ khỏi lớp biểu bì, năng lực đệm của da giảm đi rõ rệt và việc ngâm da vào nước khiến các thành phần tan trong nước bị mất đi và ảnh hưởng đáng kể đến khả năng đệm của da.

Mồ hôi

Mồ hôi tăng khả năng trung hòa các chất kiềm. Spier và Pascher cho rằng chính acid lactic và các amino acid giữ vai trò chính trong chức năng đệm. Hệ đệm acid lactic – lactate của tuyến mồ hôi có năng lực đệm cao nhất trong khoảng pH 4-5. Ngoài ra, các acid amin còn có khả năng hỗ trợ năng lực đệm. Bằng việc so sánh giữa những người có ra mồ hôi và không ra mồ hôi, Vermeer nhận thấy acid amin đóng vai trò quan trọng trong việc trung hòa các thành phần acid hoặc bazo ngay sau 5 phút tiếp xúc đầu tiên, khi mà acid lactic vẫn chưa phát huy tác dụng.

Keratin

Sự đóng góp của keratin trong chức năng hệ đệm vẫn còn gây nhiều tranh cải. Keratin là một protein lưỡng tính, có khả năng trung hòa các acid và kiềm yếu. Tuy nhiên, đóng góp của các thành phần hòa tan trong hệ đệm quan trọng hơn so với keratin.

Keratin khi bị thủy phân có khả năng nâng cao năng lực đệm, do gia tăng nồng độ các thành phần tan trong nước cho lớp biểu bì. Khi lớp keratin bị loại bỏ trong thử nghiệm, năng lực đệm của da suy giảm.

Độ dày của lớp sừng

Sự khác biệt về độ dày của lớp sừng ảnh hưởng đến năng lực đệm của da. Lớp sừng càng dày, khả năng đệm càng lớn do sự tương quan giữa độ dày lớp sừng và chức năng của lớp màng bảo vệ da.

Nồng độ CO₂

Lượng CO2 hòa tan trong da đóng vai trò quan trọng trong việc trung hòa các hợp chất kiềm tính của da. Nghiên cứu của Burckhardt co thấy trong 5 phút đầu tiên của quá trình trung hòa được lặp đi lặp lại nhiều lần, thời gian cần thiết để trung hòa lượng kiềm tiếp xúc càng dài ra những cuối cùng vẫn đạt đến mức thời gian hằng định. Burckhardt cho rằng thời gian trung hòa ngắn ở những lần đầu là nhờ những thành phần acid tồn tại trên da. Khi lượng acid nội sinh không còn hiện diện với nồng độ cao, thời gian trung hòa kéo dài. Khi này, lượng CO₂ khuyếch tán ra ngoài bề mặt da góp phần vào quá trình trung hòa.