Open Access

Paula Sophie Marx

• Zusammenfassung und Ausblick Die Forschungshypothese, dass eine Plasmabehandlung der Haut mit kaltem Atmosphärendruckplasma zu einer lokalen Änderung der physikochemischen Eigenschaften des Stratum corneum und dessen Struktur und (Barriere-)Funktion führt, konnte bestätigt werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden morphologisch sichtbare Hautveränderungen, die Penetrationseigenschaften verschiedener Substanzen vor und nach Plasmabehandlung sowie Veränderungen der Lipidzusammensetzung des Stratum corneum auf molekularer Ebene analysiert. Der wesentliche Erkenntnisgewinn der Arbeit besteht im qualitativen und quantitativen Nachweis der gefahrlosen durch kaltes Atmosphärendruckplasma vermittelten Penetrationssteigerung von Substanzen in die Haut mit speziellem Fokus auf das Stratum corneum. Die Plasmabehandlung der Haut mit einem Plasmajet lockert abhängig von der Plasmabehandlungszeit das aus Corneozyten und einer interzellulären Lipidmatrix bestehende Stratum corneum auf. Die aufgelockerte Struktur des Stratum corneum ermöglicht eine beschleunigte Penetration verschiedener, nach Plasmabehandlung applizierter Substanzen durch die Haut (Kapitel 4.2.). Die Penetrationssteigerung variiert dabei abhängig von den Stoffeigenschaften der penetrierenden Substanz (zum Beispiel Molekülgröße und Lipophilie). Die morphologische Auflockerung des Stratum corneum spiegelt sich im nach der Plasmabehandlung veränderten Ceramid-Profil wieder. Die veränderten Barriereeigenschaften in den obersten Schichten des Stratum corneum nach einer einminütigen Plasmabehandlung lassen sich über die Interaktion von plasma-produzierten reaktiven Spezies mit Lipiden der Haut (insbesondere Triacylglycerolen) und die dadurch vermittelte Bildung von Triacylglycerol-Oxidationsprodukten erklären (Kapitel 4.4.). Eine Plasmabehandlung hat im Bereich der in der Dermatologie für den kINPen MED empfohlenen Anwendungsdauer von 15 s/cm² bis 1 min/cm² keine negativen Auswirkungen auf die Haut (keine gesteigerte Anzahl an Apoptosen im Stratum basale, Möglichkeit der Regeneration des aufgelockerten Stratum corneum von basal, (Kapitel 4.3.)). Längere Behandlungszeiten von 2 min/cm² bis 5 min/cm² können jedoch zu Apoptosen in für die Zellregeneration bedeutenden Schichten führen. Im Gegensatz zu anderen Methoden zur transdermalen Penetrationssteigerung besteht bei der Plasma- vermittelten Penetrationssteigerung auf Grund der antibakteriellen Plasmaeigenschaften und der Penetrationsbeschleunigung von ausschließlich kleinen Stoffen (Größe unter 689 nm) ein geringeres Risiko der Infektion der behandelten Hautbereiche durch die Einwanderung von Bakterien und Pilzen. Die Plasmabehandlung stellt demnach eine zukunftsträchtige Möglichkeit zur gefahrlosen Penetrationssteigerung von Arzneistoffen durch die Hautbarriere dar. Da die in dieser Arbeit gewonnenen Daten in vitro mit Hilfe eines Schweineohrmodells ermittelt wurden, ermöglichen sie einen ersten Einblick in die Reaktion der gesunden menschlichen Haut auf die Plasmabehandlung, lassen sich jedoch nicht eins zu eins auf die in vivo-Situation am menschlichen Körper übertragen. Zudem sollte bei der Plasmabehandlung in vivo beachtet werden, dass es am menschlichen Körper große intra- und interindividuelle Unterschiede in der Beschaffenheit der Hautbarriere gibt, welche zu unterschiedlich starken Effekten der Plasmabehandlung führen könnten. Ein Vergleich der Penetrationseigenschaften weiterer Stoffe mit unterschiedlichen hydro- und lipophilen Stoffeigenschaften sowie unterschiedlichen Molekülgrößen vor und nach Plasmabehandlung wäre für weitere Forschungsarbeiten empfehlenswert. Auf diese Weise könnte erforscht werden, auf welche Substanzen die Plasmabehandlung der Haut den größten Einfluss hat und es wären weitere Rückschlüsse auf die Form der aufgelockerten Bindungen, sowie auf eine eventuelle Interaktion modifizierter Stratum corneum-Bestandteile mit der penetrierenden Substanz möglich. Gleichzeitig könnten die Versuche mit längeren Penetrationszeiten wiederholt werden, um zu überprüfen, ob tatsächlich eine Rechtsverschiebung des Peaks der Konzentration der penetrierten Substanzen (siehe Kapitel 3.4. und Kapitel 3.5.) in tiefere Hautbereiche stattfindet. Ein direkter Vergleich penetrationssteigernder Methoden (beispielsweise Mikronadeln und Plasmajet) wäre interessant, um die verschiedenen Systeme auch quantitativ vergleichen zu können und zu analysieren, ob die Vorteile der plasmavermittelten Penetrationssteigerung gegenüber der Mikronadelmethode durch die Menge an penetrierter Substanz ausgeglichen werden können. Neben den Lipiden könnte auch die Modifikation weiterer Stratum-corneum-Bestandteile ursächlich für die veränderten Barriereeigenschaften der Haut nach Plasmabehandlung sein. Interessant wäre deshalb auch die Untersuchung der Stratum-corneum-Peptide und -Proteine vor und nach Plasmabehandlung. Um die Reaktion der Haut in vivo auf die Plasmabehandlung besser vorhersagen zu können und damit die im Rahmen dieser Arbeit erlangten Erkenntnisse in die klinische Praxis übertragen zu können, sind weitere Studien nötig. Diese könnten die in vitro-Experimente am Schweineohr beispielsweise auf ein in vivo-Mäusehautmodell übertragen. An einem frischen Mäusehautmodell wäre auch die Untersuchung längerer Penetrationszeiten sowie die Geschwindigkeit der Hautregeneration und dem damit Verbundenen Wiederaufbau der Hautbarriere nach Plasmabehandlung möglich. Nach einer Verifizierung der Ergebnisse in vivo könnten die im Rahmen dieses Projekts gewonnenen Erkenntnisse in Zukunft auf den klinischen Alltag übertragen werden. Für Langzeittherapien bei speziellen Patientengruppen mit Problemen bei der oralen Medikamentenaufnahme (beispielsweise in Form von Resorptionsstörungen im Magen-Darm-Trakt) oder bei einem starken First-Pass-Effekt des Medikaments in der Leber ist die transdermale Medikamentenapplikation eine Ausweichmöglichkeit, welche durch eine vorherige Plasmabehandlung der Haut noch verbessert werden würde. Im Rahmen des bereits etablierten medizinischen Anwendungsfelds von kaltem Atmosphärendruckplasma bei der Behandlung chronischer Wunden könnte eine Plasmabehandlung der Wundränder und angrenzender gesunder Hautbereiche die Penetration von nach der Behandlung applizierten wundheilungsfördernden Cremes und Gels im betroffenen Gebiet beschleunigen und so die Heilungsaussichten noch weiter verbessern.