Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sonnenschäden vermeiden durch Tests auf künstlicher Haut

11.08.2016

Sonnenstrahlen schädigen die ungeschützte Haut. Sie können aber auch Substanzen, über Tabletten aufgenommen oder auf die Haut aufgetragen, chemisch so verändern, dass diese eine toxische Wirkung entfalten. Ein akkreditiertes In-vitro-Testverfahren am Fraunhofer IGB misst das phototoxische Potenzial von Substanzen oder Kosmetika. Ein weiteres, pigmentiertes Hautmodell hilft bei der Suche nach Selbstbräunern, welche die Bildung hauteigener Pigmente fördern.

Wer im Sommer ohne Sonnenschutz in der Sonne badet, riskiert einen Sonnenbrand. Doch Sonnenstrahlen können die Haut nicht nur direkt schädigen.


In der UV-Bestrahlungseinheit bestrahlen Fraunhofer-Forscher das Hautmodell mit einer definierten, nicht toxischen UV-Dosis.

Fraunhofer IGB

Manche Substanzen in Arzneimitteln oder Kosmetika, aber auch in Heilpflanzen wie Johanniskraut oder Pflanzenextrakte wie Bergamottöl, können toxisch auf die Haut wirken, wenn UV-Licht mit im Spiel ist.

Phototoxizität nennen Experten das Phänomen. Es beruht darauf, dass eine Substanz Lichtenergie aufnimmt und dabei chemisch verändert wird. Erst die veränderte Substanz wirkt toxisch auf die Haut, die mit Rötung, Schwellung oder mit Entzündungen reagieren kann – ähnlich wie bei einem Sonnenbrand.

Ob eine Substanz phototoxisch wirkt, können Firmen mit einem In-vitro-Testverfahren am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB untersuchen lassen. Das Testverfahren ist akkreditiert und erfüllt die von Behörden geforderten Normen und Standards.

Phototoxische Substanzen – Wirkung wie ein Sonnenbrand

Das Testverfahren wird an einem In-vitro-Hautmodell durchgeführt, das die Fraunhofer-Forscher aus menschlichen Hautzellen in speziellen Kulturgefäßen aufbauen. Für die Untersuchung des phototoxischen Effekts kommt ein sogenanntes Epidermismodell zum Einsatz, das aus einer vollständig ausgebildeten Oberhaut, der Epidermis, besteht.

»Wenn wir menschliche Keratinozyten, also die typischen Hautzellen der Epidermis, in unsere Platten aussäen und im Labor kultivieren, bilden diese eine künstliche Oberhaut – mit all ihren natürlichen Schichten«, erläutert Sibylle Thude. »Nach oben hin bildet sich auch die typische Hornschicht, die als wichtige Barriere gegen Austrocknung und Umwelteinflüsse wirkt«, so die Biologin, die das Prüfverfahren in die Akkreditierung geführt hat.

Wenn das Epidermismodell nach zwei Wochen ausgereift ist, träufeln die Forscher für den Phototoxizitätstest eine Testsubstanz auf das Hautmodell und bestrahlen es anschließend mit einer definierten, aber nicht toxischen UV-Strahlendosis. Danach können sie untersuchen, ob die Hautzellen noch leben oder geschädigt wurden. »Hierzu schauen wir uns die Hautmodelle zuerst unter dem Mikroskop an«, erklärt Thude. Jede Probe wird zudem mit einem spektrometrischen Test untersucht, mit dem sich das Ausmaß der Schädigung exakt quantifizieren lässt.

Der Test beruht darauf, dass Enzyme nur in noch lebenden Zellen aktiv sind und die Testsubstanz zu einem farbigen Produkt umwandeln. »Wenn die Vitalität des Hautmodells um mehr als 30 Prozent im Vergleich zu einem mit der Testsubstanz behandelten, aber unbestrahlten Modell reduziert wurde, stufen wir die Testsubstanz als phototoxisch ein«, so die Prüfleiterin. Das Testverfahren ist für wässrige Lösungen und Öle validiert, an die OECD-Richtlinie 432 und das INVITTOX-Protokoll 121 angelehnt und durch die Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) begutachtet.

Selbstbräuner mit Sonnenschutz

Ein weiteres Hautmodell hilft Substanzen zu finden, welche die Melaninproduktion der Haut ankurbeln. Solche Substanzen sind beispielsweise für neuartige Selbstbräuner von großem Interesse, da sie die Haut nicht nur tönen, sondern auch einen körpereigenen UV-Schutz aufbauen. Um solche Substanzen zu identifizieren, hat die Forscherin das Epidermismodell um einen weiteren Zelltyp, die Melanozyten, erweitert. Melanozyten übernehmen in der menschlichen Haut eine wichtige Schutzfunktion:

Bei Sonneneinwirkung bilden sie das Pigment Melanin, das schädliche UV-Strahlung adsorbiert und so Sonnenbrand vorbeugt. »Bestrahlen wir das pigmentierte Hautmodell mit UV-Licht, so können wir direkt eine erhöhte Melaninproduktion messen«, erläutert Thude. Genauso messen die Forscher melanogene Substanzen: Bei der Substanz L-Dihydroxy-phenylalanin etwa, einer Vorstufe des Melanins und als melanogene Substanz bekannt, reagierte das Modell mit einer erhöhten Melaninsynthese.

Genauso gut können hautaufhellende Substanzen, etwa um Altersflecken auf den Händen zu kaschieren, auf ihre Wirkung Melanin zu zerstören überprüft werden.

Seit 2013 dürfen Kosmetika, deren Inhaltsstoffe an Tieren getestet wurden, in der EU nicht mehr verkauft werden. Das Fraunhofer IGB erforscht alternative, auf Zellmodellen basierende Testverfahren, um die Verträglichkeit von Substanzen zu überprüfen.

Dr. Claudia Vorbeck | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
Weitere Informationen:
http://www.igb.fraunhofer.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise