Entwicklung phytosphingosinhaltiger, positiv geladener Nanoemulsionen zur dermalen Applikation

Abstract

Im ersten Teil der Arbeit konnte erfolgreich eine sechs Monate stabile, durch Phytosphingosin positiv geladene Nanoemulsion mit Ceramiden entwickelt werden, die für einen Einsatz im Rahmen der pflegenden Hautkosmetik von Interesse sein dürfte. In drei in-vivo-Hautstudien wurde der Einfluss von positiv und negativ geladenen Nanoemulsionen mit Stratum-corneum-Lipiden auf Hauteigenschaften untersucht. In allen drei Studien wurden die aus den Nanoemulsionen hergestellten halbfesten Zubereitungen regelmäßig appliziert und gut vertragen. Durch Vergleich mit Physiogelâ-Creme als Referenzstandard konnte gezeigt werden, dass die entwickelte lipidhaltige, durch Phytosphingosin positiv geladene Nanoemulsions-Creme einen vergleichbar positiven Einfluss auf die Hautfeuchtigkeit und �elastizität hat. Der Vergleich der lipidhaltigen, positiv und negativ geladenen Nanoemulsions-Cremes zeigte weiterhin den Einfluss positiver Oberflächenladungen als entscheidend für das Ausmaß der Spreitung als Voraussetzung für die vermehrte Penetration der Stratum-corneum- Lipide und Ceramid 3B in die Haut. Im zweiten Teil der Arbeit stand die Entwicklung einer miconazolnitrathaltigen Nanoemulsion im Mittelpunkt. Nach Optimierung der Homogenisationsprozessparameter konnte für Miconazolnitrat eine durch Phytosphingosin positiv geladene Nanoemulsion mit hoher physikalischer Stabilität entwickelt werden. Diese Nanoemulsion wirkte schon bei geringen Konzentrationen gegen den Pilz Candida albicans. Daneben wurde der membranstabilisierende Effekt dieser Nanoemulsion nachgewiesen, so dass die entwickelte positiv geladene Nanoemulsion als gut verträglich eingestuft werden kann. Die Penetrationsuntersuchungen an exzidierter Humanhaut zeigten, dass der Arzneistoff via positiv geladener Nanoemulsion stärker in die Haut penetrierte als aus negativ geladener und Lipoid E 80â-freier, positiv geladener Nanoemulsion. Somit waren Lipoid E 80â und Phytosphingosin für die verstärkte Penetration des Arzneistoffes in die Haut verantwortlich. Die ESR- Tomografie wurde zur Charakterisierung der Hautpenetration bzw. -permeation der Spinsonden aus den verschiedenen Zubereitungen herangezogen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Nanoemulsionen mit zunehmender Zeit eine Abnahme der Viskosität der oberen Hautschichten bewirkten, die die Hautpenetration begünstigte. Dabei reicherte sich das lipophile TEMPO in den lipidreichen Strukturen der unteren Dermis an, während TEMPOL überwiegend in die oberen polaren Bereiche der Haut penetrierte und sich nur sehr langsam aus diesen Bereichen in die tieferen Schichten verteilte. Die verbesserte Penetration dürfte auf die in den Nanoemulsionen enthaltenden Phospholipide zurückzuführen sein, die bekanntlich eine starke Fluidisierung des Stratum corneums bewirken. Diese Viskositätsverminderung war bei den positiv geladenen Nanoemulsionen stärker ausgeprägt als bei den negativ geladenen Nanoemulsionen. Darüber hinaus bewirkten die TEMPO-haltigen, positiv geladenen Nanoemulsionen eine stärkere Polaritätserhöhung in den oberen Hautschichten bis 250 µm als die entsprechenden negativ geladenen Nanoemulsionen. Folglich ist das Phytosphingosin und die durch diesen Aminoalkohol induzierte positive Ladung der Nanoemulsiontröpfchenoberfläche für die starke Wechselwirkung mit der Haut verantwortlich, die zu einer starken Fluidisierung und einem verstärkten, osmotisch bedingten Wassereinstrom führte.

In the first part of this work a six months stable phytosphingosine induced positively charged nanoemulsion containing ceramides could be successfully developed and might be of interest in the field of cosmetic skin care. Three in vivo skin studies were performed in order to investigate the effect of lipid-containing, positively and negatively charged nanoemulsion creams on skin properties. The creams were applied regularly and well tolerated throughout the study The comparison of the lipid-containing phytosphingosine induced positively charged nanoemulsion cream with the reference Physiogelâ cream revealed comparable positive effects on skin humidity and elasticity. The comparison of the lipid-containing positively, and negatively charged nanoemulsion creams showed further, that the positive charge of the nanodroplet surfaces were responsible for the improved spreadability on skin and, consequently, for the improved penetration of the stratum corneum lipids and ceramide 3B into the skin. The second part of the work was focused on the development of a miconazol nitrate-containing nanoemulsion. After optimisation of the homogenisation process parameters, the developed miconazole nitrate- containing, phytosphingosine induced positively charged nanoemulsion showed high physical stability. The developed nanoemulsion was effective against the fungus Candida albicans at low concentrations. Additionally, the membrane stabilising effect of the phospholipid-containing nanoemulsions was proved, so that the developed positively charged nanoemulsion can be categorised as harmless. The penetration investigations on excised human skin revealed a stronger penetration of the drug into the skin by positively charged nanoemulsions with Lipoid E 80â compared to the negatively charged and the Lipoid E 80â-free positively charged nanoemulsions. Thus, Lipoid E 80â and phytosphingosine were responsible for the enhanced penetration of miconazole nitrate into the skin. Moreover, the drug penetration was favored by the droplet size of the positively charged nanoemulsions compared to the corresponding macroemulsions. ESR tomography was used for the characterisation of the skin penetration and permeation of the spin labels via positively and negatively charged nanoemulsions. The results showed that with time the nanoemulsions caused a decrease of the viscosity in the upper skin layer, and improved skin penetration. The lipophilic TEMPO accumulated in the high-lipid structures of the lower dermis, whereas TEMPOL was found predominantly in the polar upper layers of the skin and partitioned very slowly from these areas into the lower skin layers. The improved penetration was probably due to the phospholipids of the nanoemulsion, which led to a strong fluidisation of the stratum corneum, as it is generally known. The increase of the viscosity in the upper skin layer was more pronounced for the positively charged nanoemulsion. Additonally, the TEMPO-containing positively charged nanoemulsion caused a higher increase of polarity in the upper skin layers (up to 250 µm) than the negatively charged nanoemulsions. Consequently, phytosphingosine and its induced positive charge of the nanoemulsion droplet surfaces are responsible for the strong interaction with the skin, leading to a strong fluidisation of the skin and to an increasingly, osmotically caused water influx.