Einleitung: Die topische Applikation ist eine der gängigsten Methoden, um dem Körper Substanzen zuzuführen. Zur Überwindung der Hautbarriere, stehen den Substanzen hauptsächlich der follikuläre und der interzelluläre Penetrationsweg zur Verfügung. Die Etablierung eines Hautmodells, das zwischen den beiden Penetrationswegen unterscheidet, stellt eine große Herausforderung dar. Keine der etablierten Ex-vivo-Methoden zur Penetrationsuntersuchung von topisch applizierten Substanzen berücksichtigt die transfollikuläre Penetration angemessen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Validität der dermalen Mikrodialyse am Ex-vivo-Schweineohrhautmodell zur Untersuchung der Penetrationskinetik von topisch applizierten Substanzen unter Berücksichtigung der transfollikulären Penetration überprüft. Es wurde untersucht, ob der Follikelverschluss von in vivo auf das Ex-vivo-Schweineohrhautmodell übertragbar ist. Ferner war das Ziel, eine Ex-vivo-Methode zu entwickeln, die es ermöglicht, die transfollikuläre Penetration topisch applizierter Substanzen durch eine Kombination aus Mikrodialyse und selektivem Follikelverschluss zu quantifizieren. Methodik: Alle Penetrationsstudien wurden am Ex-vivo-Schweineohrhautmodell durchgeführt. Die follikuläre Penetration des Modellwirkstoffs Fluoreszein-Natrium wurde anhand von Dünnschnitten und Laser-Scanning-Mikroskopie ausgewertet. Weitere Penetrationsstudien wurden mit dem Modellwirkstoff Koffein durchgeführt wobei folgende Formulierungen verglichen wurden: Koffein-Nanokristall-Gel vs. Koffein-Gel, 700 nm Koffein-Nanokristall-Gel vs. 200 nm Koffein-Nanokristall-Gel, Koffein-HEC-Gel mit und ohne Follikelverschluss. Die Sammelzeiten der Mikrodialyse variierten je nach Fragestellung. Nach Abschluss der Mikrodialyse wurden die Hautproben auf ihre Koffeinkonzentration in den einzelnen Hautschichten überprüft. Die Koffeinanalytik wurde mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) durchgeführt. Ergebnisse: Mittels Mikrodialyse am Schweineohrhautmodell konnte gezeigt werden, dass der Einsatz von partikulären Formulierungen (Koffein-Nanokristall-Gel vs. Koffein-Gel), insbesondere bei optimierter Partikelgröße (700 nm vs. 200 nm Koffein-Nanokristall-Gel), zu einer erhöhten Bioverfügbarkeit führte. Nach Follikelverschluss wurde das topisch applizierte Koffein später und in geringerer Menge bioverfügbar als bei offenen Haarfollikeln. Zusammenfassung: Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, den selektiven Follikelverschluss und die dermale Mikrodialyse miteinander zu kombinieren und somit den Einfluss der transfollikulären Penetration von Koffein ex vivo zu untersuchen. Der Einsatz der Mikrodialyse am der Ex-vivo-Schweineohrhautmodell stellt einen neuartigen Versuchsaufbau dar. Diese Kombination ist für weitere Untersuchungen von großem Interesse, da sie auch die Auswirkungen der follikulären und transfollikulären Penetrationskinetik erfassen kann, was bislang durch keine andere Ex-vivo-Versuchsanordnung gelungen ist.
Introduction: Topical application is one of the most common methods of delivering substances to the body. To overcome the skin barrier, substances mainly use the follicular and intercellular penetration pathways. Establishing a skin model that distinguishes between the two penetration pathways is a major challenge. None of the established ex vivo methods for penetration testing of topically applied substances adequately accounts for transfollicular penetration. In the present work, the validity of dermal microdialysis on the ex vivo porcine ear skin model to study the penetration kinetics of topically applied substances considering transfollicular penetration was tested. It was tested whether follicular closing, as previously applied in vivo, is transferable to the ex vivo porcine ear. Furthermore, the aim was to develop an ex vivo method to quantify the transfollicular penetration of topically applied substances by a combination of microdialysis and selective follicular closure. Methods: All penetration studies were performed on the ex vivo porcine ear model. Follicular penetration of the model drug fluorescein sodium was evaluated using thin sections and laser scanning microscopy. Further penetration studies were performed with the model drug caffeine comparing the following formulations: Caffeine Nanocrystal Gel vs. Caffeine Gel, 700 nm Caffeine Nanocrystal Gel vs. 200 nm Caffeine Nanocrystal Gel, Caffeine HEC Gel with and without follicle closure. Microdialysis collection times varied depending on the question. After completion of microdialysis, skin samples were checked for caffeine concentration in each skin layer. Caffeine analysis was performed by high-performance liquid chromatography (HPLC). Results: Using microdialysis on the porcine ear skin model, it was shown that the use of particulate formulations (caffeine nanocrystal gel vs. caffeine gel), especially with optimized particle size (700 nm vs. 200 nm caffeine nanocrystal gel), resulted in increased bioavailability. After follicle closure, topically applied caffeine became bioavailable later and in lower amounts than in open hair follicles. Summary: This work has successfully combined selective follicular closure and dermal microdialysis to investigate the influence of transfollicular penetration of caffeine ex vivo. The use of microdialysis on the ex vivo porcine ear model represents a novel experimental setup. This combination is of great interest for further studies as it can also capture the effects of follicular and transfollicular penetration kinetics, which has not been achieved by any other ex vivo experimental setup so far.
