Das Ziel der hier vorliegenden Versuchsreihe war es, in Form einer kontrollierten, randomisierten Studie den Einfluss wassergefilterter Infrarot-A-Strahlung auf das Penetrationsverhalten topisch applizierter Substanzen innerhalb des Stratum corneum beurteilen zu können. Hierzu wurde die Verteilung von Fluoreszenzfarbstoffen innerhalb des Stratum corneum, mit oder ohne Einwirkung von wIRA, mittels zweier nicht-invasiver optischer Methoden aufgezeigt. Die Hautpenetrationsstudie wurde an 12 hautgesunden männlichen Probanden im Alter zwischen 19 und 30 durchgeführt. 3 Untersuchungstermine (Modus A, B und C für jeden Probanden) im Abstand von je einer Woche wurden festgelegt. In allen 3 Modi fand die Applikation der Fluoreszenzfarbstoffe, hydrophiles Natriumfluoreszein und lipophiles Curcumin, statt: In Modus A erfolgte die Substanzpenetration ohne jegliche wIRA- Bestrahlung, in Modus B wurde die Haut vor dem Auftragen der jeweiligen Substanz für 30 Minuten mit wIRA bestrahlt, in Modus C wurde die Applikationsfläche erst nach dem Auftragen und somit zeitgleich zum Penetrationsprozess für 30 Minuten mit wIRA bestrahlt. Nach der Penetrationszeit von jeweils 30 Minuten wurden die Hautareale mittels Laser- Scan-Mikroskopie untersucht und die oberflächlichen Hornhautschichten mittels Abrissmethode abgetragen. UV/VIS-spektroskopische Messungen ermöglichten es, die mit Hilfe der Abrissmethode entnommenen Hautschichten auf die Menge an Hornhautzellen und Testsubstanz hin zu untersuchen. Diese Kombination von Abrissmethode und UV/VIS-spektroskopischer Messung erlaubte sowohl eine exakte Lokalisation als auch eine exakte Quantifizierung der topisch applizierten Testsubstanzen innerhalb des Stratum corneum. Die so gewonnen Daten wurden verwendet, um Penetrationsprofile zu erstellen. Zusätzlich zu den UV/VIS- spektroskopischen Messungen ermöglichten die Untersuchungen mittels eines Laser-Scan-Mikroskops, den Penetrationsprozess zu visualisieren und so die Verteilung der applizierten Fluoreszenzfarbstoffe innerhalb der oberen Hornhautschichten in vivo zu beurteilen. Neben diesen zwei optischen Messungen wurden Veränderungen der Hautphysiologie, hervorgerufen durch die Bestrahlung mit wassergefilterter Infrarot-A-Strahlung, aufgezeichnet. Hierzu wurden in den Modi B und C der transepidermale Wasserverlust, die Hautfeuchte sowie die Hauttemperatur gemessen. Die hautphysiologischen Untersuchungen ergaben einen signifikanten Anstieg des transepidermalen Wasserverlustes nach wIRA- Bestrahlung. Der durchschnittliche Anstieg der Hautfeuchte nach Bestrahlung betrug 37 relative Einheiten. Die Hauttemperatur stieg nach Bestrahlung von 33°C auf 36°C. Es zeigte sich, dass die Penetrationsraten des hydrophilen Fluoreszenzfarbstoffs erhöht werden, wenn die Haut vor oder nach topischer Applikation der Formulierung mit wassergefilterter Infrarot-A-Strahlung behandelt wird. wIRA lässt sich somit als Penetrationsverbesserer einsetzen. Hinsichtlich des lipophilen Curcumin zeigen die hier vorliegenden Untersuchungsergebnisse, dass eine Bestrahlung mit wIRA zu keinerlei Veränderung der Penetrationskinetik führt. Die gesteigerten Penetrationsraten der hydrophilen Substanz unter wIRA-Bestrahlung lassen sich durch die veränderten physiologischen Hautparameter, insbesondere der erhöhten Hydratation des Stratum corneum während und nach der Bestrahlung erklären. Weitere Untersuchungen sind notwendig um die penetrationsverbessernden Eigenschaften der wassergefilterten Infrarot-A-Strahlung für möglichst viele verschiedene Dermatika optimal ausnutzen zu können und die Rolle der gewählten Grundlage besser zu verstehen.
Optical methods were used to investigate the influence of water filtered infrared A radiation (wIRA) on the dermatopharmacokinetics of topically applied substances. The penetration profiles of the hydrophilic dye fluoresceine and the lipophilic dye curcumin in a standard o/w emulsion were determined by tape stripping, in combination with spectroscopic measurements. Additionally, the penetration was investigated in vivo by laser scanning microscopy. Three different protocols (mode A-C) were used. In mode A, both dyes were applied onto the skin without water filtered infrared radiation. In mode B, the skin surface was irradiated by wIRA for 30 min before application. In case C, formulations were applied onto the skin and immediately irradiated for 30 min. In all cases, tape stripping started 30 min after application of the formulations. Significant differences were obtained for the penetration profiles of the hydrophilic dye in case of treatment or pretreatment with wIRA (modes B and C) compared to the non-irradiated skin areas (mode A). In contrast to fluoresceine, lipophilic curcumin showed no differences in the penetration kinetics, as to whether the skin was treated with wIRA or not irradiated. This effect was confirmed by laser scanning microscopy measurements. Water filtered infrared A radiation effects a hydration of the stratum corneum. In hydrated skin, the penetration of the hydrophilic substance fluoresceine is enhanced.
