Charakterisierung organotypischer Hautmodelle für In-vitro-Permeationsuntersuchungen

Hoffmann, Christine

Ziel der vorliegenden Arbeit war, es ein bestehendes organotypisches Hautmodell, aufgebaut aus humanen dermalen Fibroblasten in einem Kollagengel und der immortalisierten HaCaT-Zelllinie als Epidermisäquivalent, weiterführend zu charakterisieren und dessen Eignung für den Einsatz in Permeationsstudien zu belegen. Neben der Charakterisierung der verschiedenen Zelllinien und der Entwicklung der Hautmodelle wurden u.a. die Lipidzusammensetzung der Hautmodelle sowie der Einfluss der immortalisierten Sebozytenzelllinie SZ 95 auf die Permeationsbarriere untersucht. Im histologischen Schnittpräparat zeigten die Hautmodelle eine mehrschichtige differenzierte Epidermis, allerdings ohne vollständige Stratifizierung. Verglichen mit exzidiertem humanen Stratum corneum war die Permeationsbarriere der Hautmodelle deshalb deutlich geringer ausgeprägt, jedoch mit anderen kommerziell erhältlichen Epidermis- und Vollhautmodellen vergleichbar. Nach Extraktion der in den Hautmodellen enthaltenen Lipidfraktionen und Untersuchung ihrer Zusammensetzung konnten typische Stratum corneum Lipide nachgewiesen werden. Durch die Inkorporation der Sebozyten waren keine Veränderung in der Lipidzusammensetzung und auch keine Verbesserung der Permeationsbarriere zu detektieren. Eine Erfassung der Veränderungen im Permeationsverhalten von Arzneistoffen in Abhängigkeit von ihrer Grundlage ist mit Hilfe der Hautmodelle aufgrund des gering ausgeprägten Stratum corneums und des relativ niedrigen Lipidgehalts in der Epidermis nur bedingt möglich. Da durch den Einsatz von Hautmodellen die Dauer von Permeationsexperimenten deutlich verkürzt werden kann, die Untersuchungen unter standardisierten Bedingungen erfolgen und keine Abhängigkeit von Hautspenden besteht, erscheint ein Einsatz in frühen Stadien der Produktentwicklung zur Abschätzung des Permeationsverhaltens verschiedener Substanzen dennoch sinnvoll.

In the present work an artificial skin construct consisting of human dermal fibroblasts in a collagen gel as dermal equivalent and of immortalised epidermal HaCaT-cells as epidermal equivalent was continuatively characterised and investigated in order to proof its suitability for further permeation studies. Subsequent to the characterisation of the different cell lines and the development of the artificial skin construct the lipid profile of the construct and the influence of an immortalised human sebaceous gland cell line SZ 95 on the permeation barrier were investigated. Artificial skin constructs showed a multilayered and differentiated epidermis with only marginal stratification in histological examinations. Therefore in contrast to normal skin the permeation barrier was significantly lower, but comparable with other commercially available full skin models or epidermal models. Lipid extraction of the artificial skin constructs and their identification showed that typical lipids of the stratum corneum were detectable. The incorporation of the sebaceous gland cell line did neither change the lipid composition nor improve the barrier properties. Due to a marginal number of stratum corneum layers of the artificial skin constructs and a low lipid content only limited statements on a dependency between the permeation behaviour of different drugs and the ointment are possible. Nevertheless artificial skin constructs are an appropriate tool to rank the permeation behaviour of drugs and different drug formulations in the early stages of drug development. It is useful to carry out permeation studies under standardised conditions in order to minimise the running time of the experiment. Furthermore there is no need of skin donations.

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Hoffmann, Christine: Charakterisierung organotypischer Hautmodelle für In-vitro-Permeationsuntersuchungen. 2006.

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