scf-online.com | Ausgabe 23 | Abrissmethode: Penetrationsverhalten von Sonnenschutz- und Arzneimitteln

		Ausgabe 23 — November 2000

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Ausgabe 23
Kategorie	Titel	Autor
Bericht aus der Wissenschaft	Abrissmethode in Kombination mit spektroskopischen Messungen: Qualitative Analyse des Penetrationsverhaltens von Sonnenschutz- und Arzneimitteln in die Haut	Jürgen Lademann

Die Abrissmethode (Tape Stripping) ist ein viel genutztes Verfahren, um die Penetration von topisch applizierten Substanzen in die Haut zu untersuchen. Hierbei werden Substanzen auf die Haut aufgetragen und nach einer entsprechenden Applikationszeit adhäsive Filme auf das behandelte Hautareal nacheinander aufgebracht und wieder entnommen. Die Abrisse enthalten sowohl Corneozyten als auch Anteile der applizierten Substanz.

Abbildung 1: Penetrationsprofil einer UVA-Filtersubstanz in die Hornschicht (1 Stunde nach Applikation, normiert auf 1 cm² Tape-Fläche)

Die Darstellung des funktionalen Zusammenhanges zwischen der Menge der applizierten Substanz auf den einzelnen Abrissen und der Abrissnummer ermöglicht Aussagen zum Penetrationsverhalten. Der Nachteil dieser Abrissmethode besteht darin, dass sich die Menge der pro Abriss entnommenen Corneozyten probandenspezifisch ändert. Weiterhin beeinflussen die Art der applizierten Substanzen und deren Penetrationszeit die Corneozytenmenge auf den einzelnen Abrissen. Damit ist eine qualitative und quantitative Bestimmung der Penetrationskinetik in Relation zum Hornschichtprofil nicht gegeben.

Penetration von Sonnenschutzmitteln in die Hornschicht

Im Bereich "Experimentelle und angewandte Physiologie der Haut" an der Dermatologischen Universitätsklinik der Charité wurde eine Methode entwickelt, die es erlaubt, die Corneozytenmenge auf den einzelnen Abrissen spektroskopisch mit Hilfe eines speziell entwickelten UV/VIS-Spektrometers (Perkin Elmer) quantitativ zu bestimmen [1]. Damit ist es möglich, die Menge der auf den einzelnen Abrissen nachgewiesenen Substanz der relativen Hornschichtdicke zuzuordnen, wie das in Abbildung 1 für eine topisch applizierte Filtersubstanz , die sowohl den kurz- als auch den langwelligen UVA-Bereich (320 bis 400 nm) mit einem Maximum bei 360 nm abdeckt (2).

Jede horizontale Linie in dieser Darstellung stellt einen Abriss dar. Der Abstand zwischen den Linien entspricht der Menge der Corneozyten auf den einzelnen Tapes. Im vorliegendem Fall wurde das Stratum corneum vollständig entfernt. Damit ergibt sich ein "Schnitt" durch die Hornschicht, der die Penetration der Filtersubstanz veranschaulicht. Wie aus Abbildung 1 ersichtlich, ist die UV-Filtersubstanz in den oberen Schichten der Hornhaut lokalisiert. Daher ist es nicht in jedem Fall sinnvoll, das Stratum corneum vollständig zu entfernen. Für vergleichende Untersuchungen mit verschiedenen Sonnenschutzmitteln ist es meist ausreichend, nur die ersten 10 bis 15 Abrisse zu entnehmen.

Untersuchungen zum lateralen Spreiten von topisch applizierten Substanzen

Die kombinierte Untersuchungsmethode wird nicht nur zur Analyse der Penetration von Substanzen in die Hornschicht eingesetzt, sondern auch, um das lokale Spreiten von Substanzen auf der Haut zu untersuchen. Hierbei werden Abrisse innerhalb und außerhalb einer Fläche entnommen, auf der die zu untersuchenden Substanzen topisch appliziert wurden. Ein Vergleich der Penetrationsprofile innerhalb und außerhalb der behandelten Hautareale ermöglicht Schlussfolgerungen über laterale Penetrationswege [3]. In Abbildung 2 ist der prozentuale Anteil der UV-Filtersubstanz dargestellt, welcher nach sechs Stunden innerhalb und außerhalb des applizierten Hautareals mit Hilfe der oben beschriebenen Untersuchungsmethode nachgewiesen wurde. Die Intensität des lateralen Spreitens wird maßgeblich durch die Art der Emulsion und der Filtersubstanz sowie durch die Hauteigenschaften der Probanden bestimmt.

Abbildung 2: Nachgewiesener UV-Filteranteil 6 Stunden nach Applikation

Penetration von topisch applizierten Arzneimitteln

Obwohl die Anwendung der Abrissmethode in Kombination mit der spektroskopischen Bestimmung der Corneozytenmenge nur auf die Hornschicht beschränkt ist, kann sie auch für die Analyse der Penetrationskinetik von topisch applizierten Arzneimitteln eingesetzt werden. Diese Substanzen sollen durch die Haut penetrieren und im Bereich der lebenden Zellen ihre Wirkung entfalten. Im Zusammenhang mit Untersuchungen zur Penetrationskinetik von Steroiden (Clobetasol) in die Haut, konnte gezeigt werden, dass die Hornschicht eine entscheidende Reservoirfunktion besitzt, welche die Penetrationskinetik bestimmt [4].

Abbildungen 3 a und b zeigen zwei Penetrationsprofile von Clobetasol in unterschiedlichen Formulierungen (5). Es wurden jeweils 20 Abrisse von den Unterarmen des gleichen Probanden entnommen. Hierbei zeigt sich besonders die Notwendigkeit, die pro Abriss nachgewiesene Substanzmenge auf die relative Hornschichtdicke und nicht auf die Abrissnummer zu beziehen, da sich die Menge der pro Tape entnommenen Corneozyten in Abhängigkeit von der Art der Formulierung um bis zu hundert Prozent unterscheidet. Zwischen der nachgewiesenen Penetrationskinetik und dem klinischen Erscheinungsbild in Form des Blanching-Effektes (Vasokonstriktion) konnte ein eindeutiger Zusammenhang nachgewiesen werden.

Abbildung 3: Penetrationsprofile von Clobetasolpropionat in unterschiedlichen Emulsionen

Abbildung 3 a: Penetrationsprofile von Clobetasolpropionat in Emulsion A

Abbildung 3 b: Penetrationsprofile von Clobetasolpropionat in Emulsion B

Die Methode des Tape Stripping in Kombination mit der spektroskopischen Bestimmung der Corneozytenmenge wurde von der FDA als empfohlene Untersuchungsmethode in die "Guidance for Industry -Topical Dermatological Drug Product NDAs and ANDAs - In Vivo Bioavailability, Bioequivalence, In Vitro Release, and Associated Studies" aufgenommen.

Literatur:

1. Weigmann, H.-J., Lademann, J., Meffert, H., Schaefer, H., Sterry, W.: Determination of the horny layer profile by tape stripping in combination with optical spectroscopy in the visible range as a prerequisite to quantify percutaneous absorption. Skin Pharm., 12, 1998, 34-45
2. INCI-Name: Butyl Methoxydibenzoyl Methane
3. Baumann, M., Weigmann, H.-J., Lademann, J.: Determination of UV filter concentration in relation to the tape number - determination of the recovery rate; in Report EC Project SMT4-CT-2152, Measurements to assess sunscreen efficacy in industrial research, Berlin September 1999, p. 74 -79
4. Weigmann, H.-J., Lademann, J., v.Pelchrzim, R., Sterry, W., Hagemeister, T., Molzahn, R., Schäfer, M., Linscheid, M., Schaefer, H.: Bioavailability of clobetasol propionate - quantification of drug concentrations in the stratum corneum by dermatopharmacokinetics using tape stripping. Skin Pharm., 12, 1998, 46-53
5. Clobetasol Propionate Gel, 0,05 Prozent

Autor

Dr. Jürgen Lademann

Priv.-Doz. Dr. Dr.-Ing. Jürgen Lademann ist Leiter des Bereiches Experimentelle und angewandte Physiologie der Haut an der Dermatologischen Universitätsklinik der Charité in Berlin

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