Der Hauptzweck der Verwendung eines Fourier-Transform-Infrarotspektrometers (FTIR) mit einem Attenuated Total Reflection (ATR)-Aufsatz besteht darin, eine zerstörungsfreie Analyse der Oberflächenchemie der Haut auf molekularer Ebene durchzuführen.
Diese Konfiguration ermöglicht es Forschern, qualitative und quantitative Veränderungen wichtiger Strukturkomponenten – insbesondere Proteine und Lipide –, die nach physikalischer oder chemischer Behandlung auf der Hautoberfläche verbleiben, zu verfolgen. Durch die Überwachung von Verschiebungen spezifischer molekularer Bindungen werden die Mechanismen hinter der Verbesserung der Hautdurchlässigkeit verifiziert.
Kernbotschaft FTIR-ATR dient als Validierungswerkzeug für Studien zur transdermalen Verabreichung. Es liefert physikalische Beweise dafür, wie Behandlungen – wie z. B. Laserablation – die Barriere des Stratum Corneum verändern, indem die Absorptionsintensität von Proteinmarkern (Amidbanden) im Vergleich zu Lipidmarkern (C-H-Bindungen) verglichen wird.
Analyse von Veränderungen der chemischen Zusammensetzung
Gezielte spezifische molekulare Bindungen
Die FTIR-ATR-Technik funktioniert durch den Nachweis der molekularen Vibration von Komponenten innerhalb des Stratum Corneum.
Sie isoliert spezifische „Fingerabdrücke“ biologischer Materie. Insbesondere betrachtet sie die Amid-II-Bande zur Identifizierung von Proteinen und C-H-Bindungen zur Identifizierung von Lipiden.
Verifizierung der selektiven Entfernung
Im Kontext der Hautvorbereitung ist es ebenso wichtig zu wissen, was auf der Haut verbleibt, wie zu wissen, was entfernt wurde.
Wenn beispielsweise ein Argon-Fluorid (ArF)-Laser verwendet wird, analysiert FTIR-ATR die verbleibende Oberfläche, um die Selektivität zu bestimmen. Wenn die Absorptionsintensität der Lipidspitzen signifikant abnimmt, während die Proteinspitzen relativ stabil bleiben, bestätigt dies, dass der Laser vorzugsweise Lipide und nicht Proteine entfernt.
Bewertung der Verbesserung der Hautdurchlässigkeit
Korrelation von Chemie und Durchlässigkeit
Die Hauptbarriere der Haut für die Medikamentenverabreichung ist ihre Lipidstruktur.
FTIR-ATR liefert die chemische Erklärung dafür, warum eine Behandlung die Durchlässigkeit verbessert. Durch die Dokumentation der Reduzierung oder Umlagerung von Lipiden (C-H-Bindungen) können Forscher den Verlust von Barriere-Lipiden direkt mit einem erhöhten transdermalen Medikamententransport korrelieren.
Zerstörungsfreie Oberflächenerkennung
Der ATR-Aufsatz ist entscheidend, da er eine Analyse ohne Zerstörung der Probe ermöglicht.
Er interagiert direkt mit der Hautoberfläche. Dies ermöglicht die Messung subtiler Strukturveränderungen in Keratin und Lipiden in ihrem nahezu nativen Zustand und liefert so eine realistische Sicht darauf, wie Enhancer Barrierenkomponenten verflüssigen oder extrahieren.
Verständnis der Kompromisse
Eindringtiefe
Die ATR-Analyse ist streng genommen eine Oberflächentechnik.
Der Infrarotstrahl dringt nur wenige Mikrometer in die Probe ein. Während dies ideal für die Analyse des Stratum Corneum (der äußersten Schicht) ist, können keine Daten über chemische Veränderungen gewonnen werden, die tiefer in der Dermis auftreten.
Kontaktempfindlichkeit
Die Qualität der Daten hängt stark vom Kontakt zwischen der Haut und dem ATR-Kristall ab.
Da die Haut von Natur aus rau und uneben ist, ist ein konsistenter Kontakt mit hohem Druck erforderlich, um genaue Absorptionsspitzen zu erhalten. Schlechter Kontakt kann zu variablen Intensitätsmessungen führen, die die tatsächliche chemische Zusammensetzung falsch darstellen.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Der Nutzen von FTIR-ATR hängt vom spezifischen Aspekt der Hautbarrierenanalyse ab, den Sie validieren müssen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Verifizierung des Mechanismus liegt: Verwenden Sie das Verhältnis von Amid-II (Protein) zu C-H (Lipid)-Spitzen, um nachzuweisen, dass Ihre Methode gezielt die Lipidbarriere angreift.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der quantitativen Wirksamkeit liegt: Messen Sie die Veränderungen der Absorptionsintensität vor und nach der Behandlung, um das Ausmaß der Lipidextraktion oder -verflüssigung zu berechnen.
Letztendlich wandelt FTIR-ATR theoretische Annahmen über die Veränderung der Hautbarriere in harte chemische Beweise um.
Zusammenfassungstabelle:
| Markerkomponente | Chemische Bindung | Messfokus | Bedeutung für die transdermale Verabreichung |
|---|---|---|---|
| Proteine | Amid-II-Banden | Absorptionsintensität | Misst die strukturelle Integrität des Hautkeratins. |
| Lipide | C-H-Bindungen | Spitzenverhältnis/Verschiebung | Schlüsselindikator für die Entfernung oder Verflüssigung der Barriere. |
| Oberflächenselektiv | IR-Strahl (wenige μm) | Oberflächenchemie | Ideal für die zerstörungsfreie Analyse des Stratum Corneum. |
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Referenzen
- Ai Fujiwara, Tsunenori Arai. Partial ablation of porcine stratum corneum by argon-fluoride excimer laser to enhance transdermal drug permeability. DOI: 10.1007/s10103-004-0321-y
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Enokon Wissensdatenbank .
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