Quantifizierung von Photonenemissionsvorgängen in Zellen, beeinflusst durch kosmetische Wirkstoffe

Bei der Quantifizierung von Wechselwirkungen der Haut mit Sonnenstrahlung, muss neben den akuten Schäden der UV-Strahlung, wie der Erythembildung, der sogenannte "oxidative Stress", die Hauptursache der vorzeitig bedingten Hautalterung (Photoaging) — hervorgerufen durch "reaktive Sauerstoffverbindungen" (Reactive Oxygen Species, ROS) — genannt werden.

Abbildung: Korrelation von UV-Strahlung — oxidativem Stress — Zellschädigung und ICL-S (Induced Chemiluminescence of Human Skin).

Als Abwehrsystem verfügen alle Zellen über enzymatische und nicht enzymatische Mechanismen, um vermehrt gebildete ROS soweit zu deaktivieren, dass unter Normalbedingungen die zelluläre Homöostase erhalten bleibt. Schon suberythemale Dosen an UV-Strahlung sind jedoch in der Lage dieses endogene Antioxidationssystem zu schwächen. Die bei diesen oxidativen Prozessen freiwerdende überschüssige Energie wird in Form von Photonen (Chemolumineszenz) abgegeben und korreliert mit dem Ausmaß der Schädigung.

Durch die Nutzung eines neu entwickelten Single-Photon-Counting-Systems ist es möglich, unmittelbar nach Bestrahlung die induzierte Chemolumineszenz der Haut (Induced Chemiluminescence of human Skin, ICL-S) zu messen und den Einfluss kosmetischer Wirkstoffe zu testen.

Der Schwerpunkt der Forschung liegt bei der Anwendung von Sonnenschutzmitteln, die entweder das Eindringen schädlicher Sonnenstrahlung in die Haut verhindern oder unterstützend auf den endogenen Pool an Antioxidantien wirken. Erste Ergebnisse zeigen eine enge Korrelation zwischen der gemesseneren ICL-S und unterschiedlichen Sonnenschutzfaktoren (SPF) einerseits, sowie den applizierten UV-Dosen andererseits.

Neben der direkten in vivo Messung der Haut an Probanden und der schnellen und einfachen Versuchsdurchführung ist ein weiterer wesentlicher Punkt, dass die zur SPF-Untersuchung eingesetzte UV-Dosis weit unterhalb der minimalen Erythemschwelle liegt.


Autor: Dr. Stefan Benard



Studium der Biologie und Aufbaustudium Technische Biologie und Bionik. 1996-1999 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Universität Leipzig. Seit Mai 1999 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut Dr. Schrader - Creachem GmbH, Holzminden. Seit Arbeitsgebiet umfasst die Entwicklung und Durchführung von Forschungsprojekten auf dem Gebiet der Photobiophysik.

Das erste Forum der Forschungsgemeinschaft für die kosmetische Industrie e.V. (FKI) fand im November 1999 in Holzminden bei den Instituten Dr. Schrader statt. Die Creachem GmbH ist eine Forschungsstelle der FKI. Herr Dr Benard berichtete über sein aktuelles Projekt aus den Vorhaben der Gemeinschaftsforschung.

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