DE60313353T2

DE60313353T2 - Photokinetische abgabe von biologisch aktiven subtanzen unter verwendung von pulsierendem inkohaerentem licht.

Info

Publication number: DE60313353T2
Application number: DE60313353T
Authority: DE
Inventors: Edward R. New York KRAFT; Gabriela Kulp
Original assignee: Photokinetix Inc
Current assignee: Photokinetix Inc
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2023-10-04
Also published as: AU2003282683A1; EP1556061A2; ATE359802T1; WO2004032963A2; CA2500713A1; DE60313353D1; WO2004032963A9; WO2004032963A3; AU2003282683A8; CA2500713C; US7458982B2; US7854753B2; US20090156463A1; US20040131687A1; EP1556061B1

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität über vorläufige US-Patentanmeldungen 60/416 361 und 60/479 501 eingereicht am 4. Oktober 2002 bzw. 17. Juni 2003.
Fachgebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft die photokinetische Abgabe von biologisch aktiven Substanzen von einer äußeren Hautoberfläche eines Säugetiers an ein darunterliegendes Gewebe oder Blutgefäß (transdermal) und von einer extrazellulären Umgebung an eine intrazelluläre Umgebung (transmembranös). Insbesondere stellt die Erfindung Zusammensetzungen zur verbesserten transdermalen and transmembranösen Abgabe von biologisch aktiven Substanzen bereit, wobei pulsierendes inkohärentes Licht verwendet wird. Außerdem stellt die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur Anwendung von pulsierendem inkohärentem Licht auf einer Fläche der Säugetierhaut oder -membran bereit, zur sicheren und wirksamen transdermalen und transmembranösen Abgabe von biologisch aktiven Substanzen durch die Hautoberfläche oder Zellmembran.
Hintergrund der Erfindung
Heilmittel oder biologisch aktive Substanzen können an Lebendgewebe und Organe in einem Säugetier über eine Fülle von Abgabewegen verabreicht werden, die z.B. orale, nasale, aurale, anale, dermale, Okulare, pulmonale, intravenöse, intramuskuläre, intraarterielle, intraperitoneale, mukosale, sublinguale, subkutane und intrakranielle Wege umfassen. Im letzten Jahrzehnt gewann die transdermale Abgabe von biologisch aktiven Substanzen an Boden aufgrund der Vorteile, die sie gegen über solch herkömmlichen Dosierungswegen wie etwa orale und intravenöse Verabreichung bietet. Zum Beispiel entziehen sich transdermal verabreichte biologisch aktive Substanzen oder Arzneimittel einer Deaktivierung, die durch den pH-Wert und Verdauungsenzyme beim Durchgang der aktiven Substanzen durch den Magen-Darm-(GI-)Kanal hervorgerufen wird. Weitere Vorteile der transdermalen Abgabe umfassen außerdem, sind jedoch nicht beschränkt auf, Einzelanwendungsheilpläne oder verringerte Dosierungen, erhöhte Patientenbereitschaft, hoher Arzneimittelanteil, der den Systemkreislauf erreicht, längere Aktivität für Arzneimittel mit kurzen Halbwertszeiten, gesteuerte Freisetzung von Arzneimitteln (kein "Stoßeffekt"), Fähigkeit, eine Arzneimitteldosierung, die Nebenwirkungen verursacht, schnell zu beenden und Verabreichung von Arzneimitteln ohne subkutane Injektion.
Der Erfolg der transdermalen Abgabe an ein Säugetier beruht auf der Fähigkeit von biologisch aktiven Substanzen, die Außenschicht der Epidermis, bekannt als das Stratum corneum, zu permeieren. Das Stratum corneum setzt sich hauptsächlich aus etwa 10 bis etwa 20 Schichten von abgeflachten toten Zellen (Corneozyten) zusammen, die mit Keratin gefüllt sind. Lipide, wie z.B. freie Fettsäuren, Cholesterin und Ceramide, verbinden die Bereiche zwischen den verhornten Zellen, wobei eine ziegelstein- und -mörtelähnliche Struktur entsteht. In Säugetieren dienen diese Strukturen in erster Linie als Schutz gegen chemische und biologische Agenzien, einschließlich Bakterien, Pilze und Viren.
Die Permeation der biologisch aktiven Substanzen durch das Stratum corneum erfolgt entweder durch passiven oder aktiven Transportmechanismus. Passive Abgabe oder Diffusion ist abhängig von einem Konzentrationsgradienten zwischen dem Arzneimittel an der Außenfläche und der Innenfläche der Haut. Die Diffusionsgeschwindigkeit ist proportional zum Gradienten und wird durch die Größe, Hydrophobie, Hydrophilie und andere biochemische Eigenschaften sowie die Fläche der absorbierenden Oberfläche eines Moleküls moduliert. Beispiele von passiven Abgabeverfahren sind u. a. transdermale Pflaster zur gesteuerten Abgabe z.B. von Nitroglyzerin (Angina), Skopolamin (Be wegungskrankheit), Fentanyl (Schmerzbehandlung), Nikotin (Raucherentwöhnung), Östrogen (Hormonsubstitutionstherapie), Testosteron (Hypogonadismus bei Männern), Clonidin (erhöhter Blutdruck) und Lidocain (Lokalanästhesie). Die gesteuerte Abgabe dieser Arzneimittel kann die Verwendung von Polymermatrizen, Reservoiren, die Arzneimittel mit geschwindigkeitssteuernden Membranen enthalten, und Arzneimittel-im-Pflaster-Systeme umfassen.
Im Gegensatz dazu beruht die aktive Abgabe auf Ionisation des Arzneimittels oder anderer pharmakologisch aktiver Substanzen und auf Hilfsmitteln zur Beförderung der geladenen Ionen durch die Haut. Die Geschwindigkeit des aktiven Transports variiert mit dem Verfahren, das verwendet wird, um Fortbewegung und Antrieb der Ionen zu erhöhen, aber typischerweise ermöglicht dieser Transport eine schnellere Abgabe von biologisch aktiven Substanzen als passive Diffusion. Aktive Transportabgabeverfahren sind u. a. Verfahren wie z.B. Iontophorese, Sonophorese und thermische Mikroporation.
Iontophorese ist eine Methode, die verwendet wird, um ein oder mehrere therapeutische Ionen in einer Lösung in die Gewebe und Blutgefäße des Körpers zu führen, mit Hilfe eines galvanischen oder elektrischen Gleichstroms, der an Drähte geliefert wird, die mit Haut-Elektroden verbunden sind. Obwohl Iontophorese ein Verfahren zur gesteuerten Arzneimittelabgabe bereitstellt, kann durch galvanische und pH-Verbrennungen, die aus elektrochemischen Reaktionen resultieren und die an der Elektrode und Hautgrenzfläche stattfinden, irreversible Hautschädigung vorkommen. Diese Reaktion schließt die Verwendung dieses Verfahrens aus, wenn verlängerte Anwendungszeiten benötigt werden, um anhaltende systemische Wirkungen zu erzielen.
Sonophorese ist ein weiteres aktives Transportverfahren, das Ultraschall verwendet, dessen Frequenz von 20 kHz bis 16 MHz variiert, um Substanzen durch das Stratum corneum zu transportieren. Sonophorese beeinflußt biologische Gewebe auf drei Hauptwegen – thermische, Kavitations- und akustische Strömung. Beispielsweise erhöht Ultraschall die Temperatur eines gegebenen Mediums, und der Absorptionskoeffizient dieses Mediums erhöht sich proportional zur Ultraschallfrequenz. Ka vitation kann vorkommen, wenn die durch Ultraschall induzierte Druckänderung einen schnellen Aufbau und Zerfall von Gasbläschen verursacht, wodurch strukturelle Veränderung der Haut verursacht wird. Akustische Strömung, ein Phänomen, das umliegende Gewebestruktur beeinflußt, kann vorkommen, wenn sich aus Ultraschallreflexionen, -verzerrungen und -schwingungen von Kavitationsbläschen Schubspannungen ergeben. Es wurde auch postuliert, daß Ultraschall mit den geordneten Lipiden, die das Stratum corneum bilden, reagiert, wobei eine Öffnung zum Arzneimitteldurchtritt entsteht. Die Unterbrechung der verbindenden Schicht kann bei jedem der oben angegebenen Wege zu einem Hautbereich führen, der für Gewebsdemarkierung sowie Bakterien- und Virusinfiltration prädisponiert ist.
Mikroporation ist ein aktives Transportverfahren, das zur Erzeugung von Mikroporen im Stratum corneum verwendet wird. Mikroporation kann mit verschiedenen Mitteln durchgeführt werden, einschließlich Abladieren des Stratum corneum durch örtliche Schnellerwärmung von Wasser, Punktieren des Stratum corneum mit einer Mikrolanzette, die kalibriert ist, um einen bestimmten Porendurchmesser zu bilden, Abladieren des Stratum corneum durch Fokussieren eines dicht gebündelten, fokussierten Schallenergiestrahls, hydraulisches Punktieren des Stratum corneum mit einem Hochdruckflüssigkeitsstrahl und Punktieren des Stratum corneum mit kurzen Stromimpulsen. Laserenergie kann auch zur Erzeugung von Mikroporation verwendet werden. Obwohl der Durchmesser der Öffnung gesteuert werden kann, kann Mikroporation Reizung, Schädigung und/oder Entfernung von Zellen des Stratum corneum verursachen.
Aufgrund der den oben genannten Verfahren anhaftenden Probleme besteht ein Bedarf an einer sicheren und wirksamen transdermalen Arzneimittelabgabe, die Nebenwirkungen und Schädigung der Schutzfunktion oder des Erscheinungsbilds der Haut ausschließt, die durch Arzneimittelverabreichung verursacht werden. Es wäre deshalb wünschenswert Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die diese Probleme angehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die mit aktiver, transdermaler Arzneimittelabgabe verbundenen Probleme können mit dieser Erfindung, die neuartige Zusammensetzungen, In-vitro-Verfahren und -Vorrichtungen zur photokinetischen transdermalen und transmembranösen Abgabe biologisch aktiver Substanzen durch das Stratum corneum oder eine biologische Membran betrifft, gelöst werden, ohne Schädigung an diesen Schichten oder darunterliegenden Geweben zu verursachen und ohne Denaturierung und/oder Abbau der verabreichten biologisch aktiven Substanzen.
Die hierin beschriebenen Zusammensetzungen, In-vitro-Verfahren und -Vorrichtungen verwenden bevorzugt inkohärentes Licht zur Fokussierung und Abgabe von biologisch aktiven Substanzen durch die äußere Hautoberfläche an ein darunterliegendes Gewebe oder Blutgefäß oder aus einer extrazellulären Umgebung an eine intrazelluläre Umgebung. In einigen Ausführungsformen werden Zusammensetzungen als Abgabemedien verwendet, die nur biologisch aktive Substanzen aufweisen, wohingegen in anderen Ausführungsformen biologisch aktive Substanzen als Abgabemedien verwendet werden, die in Kombination mit anderen Komponenten verwendet werden.
In-vitro-Verfahren und -Vorrichtungen, die pulsierendes inkohärentes Licht einsetzen, werden zum aktiven Transport eines biologisch aktiven Mediums durch die äußere Hautoberfläche oder Zellmembran verwendet. Dies bietet viele Vorteile, einschließlich der Fähigkeit, einen Durchgang zur Arzneimittelabgabe zu erzeugen, ohne Schädigung an der Haut oder Membran zu verursachen, während biologisch aktive Moleküle lichtempfindlich gemacht werden können, ohne diese zu denaturieren oder abzubauen. Außerdem kann die Abgabegeschwindigkeit der biologisch aktiven Komponenten gesteuert und aufrechterhalten werden, indem die Wellenlänge, Impulsrate, das Tastverhältnis und die Intensität des Lichts verwendet werden, um die Komponenten photokinetisch durch die Haut oder Membran zu befördern. Schließlich erlaubt die Anwendung einer Lichtmatte, die mehr als eine Lichtquelle aufweist, ein biologisch aktives Medium über eine wohldefinierte Oberfläche zu belichten. Die Hautdurchlässigkeit kann durch die Anwendung der hierin beschrie benen Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen verstärkt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Franzsche Hautdiffusionsvorrichtung, die mit einer Lichtquelle ausgestattet ist, um Impulse mit definierten Wellenlängen zum Prüfen biologisch aktiver Substanzen zu erzeugen;
2 zeigt eine Franzsche Hautdiffussionsvorrichtung ähnlich der in 1, außer daß die Lichtquelle in ein optisch klares Medium oder eine Lichtmatte einbettet ist, das/die die von der Lichtquelle ausgestrahlte Wellenlänge nicht absorbiert;
3A zeigt eine Anordnung von Lichtquellen, die in ein optisch klares Medium oder eine Lichtmatte eingebettet und elektrisch miteinander und mit einer Steuervorrichtung oder Energieversorgung gekoppelt sind;
3B veranschaulicht mehrere Lichtquellen, die elektrisch in Reihe geschaltet und in ein optisch klares Medium oder eine Lichtmatte einbettet sind, wobei die obere Fläche der Lichtmatte mit einer reflektierenden Schicht beschichtet und die untere Fläche optisch klar ist;
4 veranschaulicht die Menge einer Verbindung, die über 25 Stunden durch intakte menschliche Spalthaut mit und ohne Umgebungslicht transportiert wird;
5 veranschaulicht die Wirkung der Wellenlänge auf die transdermale Abgabe von Hormonen bei einer Impulsrate von 24 Schwingungen pro Sekunde (Hz). Siehe Beispiel 11;
6 veranschaulicht die Wirkung der Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Hormonen bei verschiedenen Impulsraten. Siehe Beispiel 12;
7 veranschaulicht die Wirkung von Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Vitamin C und Derivaten bei 350 Nanometern (nm). Siehe Beispiel 13;
8 veranschaulicht die Wirkung von Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Vitaminen bei 405 nm. Siehe Beispiel 14;
9 veranschaulicht die Wirkung von Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Insulin bei 350 nm. Siehe Beispiel 15;
10 veranschaulicht die Wirkung der Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Peptiden bei 405 nm. Siehe Beispiel 16;
11A veranschaulicht die Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Methioninenkephalinacetat. Siehe Beispiel 17;
11B veranschaulicht die Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Leucinenkephalin. Siehe Beispiel 17;
12A stellt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der transdermalen Permeation von Methioninenkephalinacetat als eine Funktion von Wellenlänge und Photokatalysator bei einer Impulsrate von 24 Hz dar. Siehe Beispiel 17;
12B stellt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der transdermalen Permeation von Methioninenkephalinacetat als eine Funktion von Wellenlänge und Photokatalysator bei einer Impulsrate von 80 Hz dar. Siehe Beispiel 17;
12C stellt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der transdermalen Permeation von Leucinenkephalin als eine Funktion von Wellenlänge und Photokatalysator bei Impulsraten von 24 und 80 Hz dar. Siehe Beispiel 17;
13A veranschaulicht die Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe eines kleinen Peptids, Gly-Tyr. Siehe Beispiel 18;
13B veranschaulicht die Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe eines kleinen Peptids, Val-Tyr-Val. Siehe Beispiel 18;
14A stellt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der transdermalen Permeation eines kleinen Peptids, Gly-Tyr, als Funktion von Wellenlänge und Photokatalysator bei Impulsraten von 24 und 80 Hz dar. Siehe Beispiel 18;
14B stellt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der transdermalen Permeation eines kleinen Peptids, Val-Tyr-Val, als Funktion von Wellenlänge und Photokatalysator bei Impulsraten von 24 und 80 Hz dar. Siehe Beispiel 18;
15A veranschaulicht die Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Insulin. Siehe Beispiel 19;
15B stellt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der transdermalen Permeation von Insulin als Funktion von Wellenlänge und Photokatalysator bei Impulsraten von 8, 24 und 80 Hz dar. Siehe Beispiel 19;
16A veranschaulicht die Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Lidocain. Siehe Beispiel 20;
16B stellt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der transdermalen Permeation von Lidocain als Funktion von Wellenlänge und Photokatalysator bei Impulsraten von 8, 24 und 80 Hz dar. Siehe Beispiel 20;
17 zeigt Permeation von Lidocain als Funktion der Zeit. Siehe Beispiel 20;
18A veranschaulicht die Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Amphotericin B. Siehe Beispiel 21; und
18B stellt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der transdermalen Permeation von Amphotericin B als eine Funktion von Wellenlänge und Photokatalysator bei Impulsraten von 8, 24 und 80 Hz dar. Siehe Beispiel 21;
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Sofern hierin nicht anders definiert; sollen die im Zusammenhang mit der Erfindung verwendeten wissenschaftlichen und technischen Bezeichnungen die Bedeutungen haben, wie sie im allgemeinen vom normalen Fachmann verstanden werden. Weiterhin, falls der Kontext nichts anderes erfordert, sollen Bezeichnungen im Singular auch die Mehrzahl und Bezeichnungen in der Mehrzahl auch die Einzahl beinhalten. Im allgemeinen sind hierin beschriebene Bezeichnungen, die im Zusammenhang mit Säulenchromatographie, Optik, Chemie, Peptid- und Proteinchemie, Nucleinsäurechemie und Molekularbiologie verwendet werden, und diesbezügliche Verfahren der Fachwelt bekannt und werden allgemein verwendet.
Die folgenden Bezeichnungen sollen, sofern nicht anders angegeben, mit den folgenden Bedeutungen verstanden werden:
Die Bezeichnung "biologisch aktive Substanz" bezeichnet allgemein jedes) Chemikalie, Arzneimittel, Antibiotikum, Peptid, Hormon, Protein, DNA, RNA und Gemische daraus, die biologische Wege beeinflussen oder mit Zellkomponenten reagieren.
Die Bezeichnung "Chemikalie" bezeichnet jedes natürlich vorkommende oder synthetisch hergestellte Kleinmolekül oder Polymer. Eine Chemikalie kann eine polare (hydrophile), nichtpolare (hydrophobe), oleophobe oder oleophile Verbindung sein. Obwohl dies keine erschöpfende Liste ist, sind Beispiele von polaren Verbindungen u. a. Theophyllin-7-Essigsäure, Natriumascorbylphosphat, Ascorbinsäure, Ascorbylpalmitat, Pyridoxin, Nicotinsäure und Lidocain. Beispiele von nichtpolaren Verbindungen sind u. a. Theobromin, Theophyllin, Koffein und Nicotinamid. Oleophobe Verbindungen sind solche Verbindungen mit mangelnder Affinität für Öle, und oleophile Verbindungen sind alle Verbindungen, die eine größere Affinität für Öle als für Wasser haben. Dementsprechend ist die hier beschriebene Erfindung besonders nützlich zum Transport von Verbindungen mit Chromophoren, die polar, nichtpolar, oleophob, einschließlich Fluorochemikalien, und oleophil sein können.
Die Bezeichnung "Arzneimittel" bezeichnet jede natürliche oder synthetische Verbindung, die zur therapeutischen Behandlung bei Säugetieren verwendet wird. Beispiele von Arzneimitteln umfassen folgende, sind jedoch nicht auf diese beschränkt: Analgetika, Anästhetika, Antazida, angstlösende Arzneimittel, Antiarrhythmika, antibakterielle Mittel, Antibiotika, Antikoagulanzien und thrombolytische Mittel, Antikonvulsiva, Antidepressiva, Antidiarrhöika, Antiemetika, Antimykotika, Antihistamine, Antihypertonika, entzündungshemmende Mittel, Antieoplastika, Antipsychotika, Antipyretika, Virostatika, Barbiturate, Beta-Blocker, Bronchodilatoren, Kälteheilmittel, Corticosteroide, hustenlösende Mittel, Zytotoxika, Abschwellung bewirkende Mittel, Diuretika, Expektoranzien, Hormone, hypoglykämische Mittel, Immunsuppressiva, Laxativa, Muskelrelaxanzien, Sedativa, Sexualhormone, Schlafmittel, Tranquillanzien und Vitamine.
Vitamine sind organische Chemikalien, die für die Ernährung bei Säugetieren notwendig sind und üblicherweise als fettlöslich oder wasserlöslich klassifiziert werden. Vitamine, die zum Erhalt der Gesundheit beim Menschen benötigt werden, umfassen folgendes, sind. jedoch nicht darauf beschränkt: Vitamin A (Retinol), Provitamin zu Vitamin A (Carotin), Vitamin B₁ (Thiamin), Vitamin B₂ (Riboflavin), Vitamin B₃ (Nicotinsäure), Vitamin B (Pantothensäure), Vitamin C (Ascorbinsäure), Vitamin D (Calciferol), Vitamin E (Tokopherol), Vitamin H (Biotin) und Vitamin K (Napthoquinonderivate).
Die Bezeichnung "Antibiotikum" bezeichnet jede natürliche oder synthetische Substanz, die bei der Behandlung von Infektionskrankheiten das Wachstum von Mikroorganismen hemmt oder diese zerstört. Obwohl dies keine erschöpfende Liste ist, sind Beispiele von Antibiotika u. a. Amoxycillin, Ampicillin, Penicillin, Clavulansäure, Aztreonam, Imipenem, Streptomycin, Gentamicin, Vancomycin, Clindamycin, Ephalothin, Erythromycin, Polymyxin, Bacitracin, Amphotericin, Nystatin, Rifampicin, Teracycline, Coxycycline, Chloramphenicol und Zithromycin.
Die Bezeichnung "Peptid" bezeichnet eine Verbindung, die 2 bis 50 Aminosäuren und/oder Iminosäuren aufweist, die miteinander verbunden sind. Die Aminosäuren können aus den 20 natürlich vorkommenden Aminosäuren ausgewählt sein. Die zwanzig herkömmlichen Aminosäuren und ihre Kurzformen entsprechen der herkömmlichen Verwendung. Siehe Immunology – A Synthesis (Immunologie – Eine Synthese). (2. Aufl.), E. S. Golub und D. R. Gren, Hrsg., Sinauer Associates, Sunderland, Mass (1991), dessen Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Aminosäuren können auch aus künstlichen ausgewählt sein, wie etwa solche, die auf der folgenden Internetseite zu finden sind:
http://www.sigmaaldrich.com/img/assets/6040/chemFiles_vln5_unn aturalaa_small.pdf). Obwohl dies keine erschöpfende Liste ist, sind Beispiele von Peptiden u. a. Glycin-Tyrosin, Valin-Tyrosin-Valin, Tyrosin-Glycin-Glycin-Phenylalanin-Methionin (Seq.-Id. Nr. 1), Tyrosin-Glycin-Glycin-Phenylalanin-Leucin (Seq.-Id. Nr. 2) und Asparaginsäure-Arginin-Valin-Tyrosin-Isoleucin-Histidin-Prolin-Phenylalanin (Seq.-Id. Nr. 3).
Die Bezeichnung "Hormon" bezeichnet eine aus einem Organ, einer Drüse oder einem Teil stammende Substanz, die durch das Blut in einen anderen Teil des Körpers befördert wird, wodurch dieser durch chemische Einwirkung zu erhöhter Funktionsaktivität oder erhöhter Absonderung eines anderen Hormons stimuliert wird. Obwohl dies keine erschöpfende Liste ist, sind Beispiele von Hormonen u. a. Methioninenkephalinacetat, Leucinenkephalin, Angiotensin-II-Acetat, β-Östradiol, Methyltestosteron, Progesteron und Insulin.
Ein Polypeptid wird definiert als eine Kette von mehr als 50 Aminosäuren und/oder Iminosäuren, die miteinander verbunden sind.
Ein Protein ist ein großes Makromolekül, das eine oder mehrere Polypeptidketten aufweist. Ein "isoliertes Protein" ist ein Protein, das aufgrund seines Ursprungs oder seiner Ableitungsquelle (1) nicht mit natürlich assoziierten Komponenten, die es in seinem nativen Zustand begleiten, assoziiert ist, (2) frei von anderen Proteinen derselben Spezies ist, (3) durch eine Zelle aus einer anderen Spezies exprimiert ist oder (4) nicht in der Natur vorkommt. Demzufolge wird ein Protein, das chemisch synthetisiert oder in einem Zellsystem synthetisiert wird, das sich von der Zelle, von der es natürlich abstammt, unterscheidet, von seinen natürlich verbundenen Komponenten "isoliert". Ein Protein kann durch Isolation auch praktisch frei von natürlich assoziierten Komponenten gemacht werden, wobei Proteinreinigungsverfahren verwendet werden, die der Fachwelt bekannt sind.
Die Bezeichnungen DNA and RNA, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten Desoxyribonucleinsäure bzw. Ribonucleinsäure. Die Bezeichnung "Polynucleotid" bedeutet eine polymere Form von Nucleotiden mit einer Länge von mindestens 10 Basen, entweder Ribonucleotide oder Desoxynucleotide oder eine modifizierte Form eines dieser Nucleotidtypen. Die Bezeichnung umfaßt Einzel- und Doppelstrangformen.
Geliermittel sind gemäß dieser Erfindung Verbindungen, die sich wie reversible oder nichtreversible Netzwerke verhalten können. Unter bestimmten Bedingungen kann ein Geliermittel in ein Lösungsmittel eingebracht werden, um eine zähflüssige Lösung zu bilden. Unter anderen Bedingungen kann das gleiche Geliermittel in die gleiche oder eine andere Lösung eingebracht werden, um ein Gel zu bilden. Die erfindungsgemäße Aufgabe der Geliermittel ist, Verdunstungsverlust der biologisch aktiven Substanz in der entsprechenden Lösung zu verhindern. Beispiele von Geliermitteln umfassen folgendes, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Hydroxyethylcellulose, Natrasol^®, Pektine, Agar, Alginsäure und ihre Salze, Guaran, Pektin, Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, Cellulose und ihre Derivate, Propylencarbonat, Polyethylenglycol, Hexylenglycol-Natriumcarboxymethylzellulose, Polyacrylate, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymere, Pluronika, Holzwachsalkohole und Tyloxapol.
Die Bezeichnung "Photokatalysator" bezeichnet jeden Halbleiter mit der Energie eines breiten Bandabstands. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bandabstandsenergie in der Größenordnung von 2,9 bis 3,2 eV. Durch einen Bandabstand in dieser Größenordnung können Infrarot und das gesamte sichtbare Spektrum durch Anregung eines Elektrons aus dem Valenzband in das Leitungsband versetzt werden. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, kann pulsierende inkohärente Lichtenergie, die vom Breitbandabstands-Halbleiter gespeichert und freigegeben wird, die Bindungsschwingung eines biologisch aktiven Moleküls, das auch während dieser Anregung vorhanden ist, erhöhen. Die Stimulation aktiver Moleküle durch die Energieübertragung vom Halbleiter in diskreten Wellenlängen und Impulsraten kann den Transport dieser Moleküle steigern, während der Halbleiter auch die Haut vor schädlichen ultravioletten Strahlen (UV) schützen kann, indem UV-Licht absorbiert wird. Durch Modulation der Anregungswellenlänge mit derjenigen der Bandabstandsenergie wird die Erzeugung von freien Radikalen völlig verhindert. Folglich wird die Verwendung der Rutilform von Titaniumdioxid (TiO₂) als Photokatalysator bevorzugt, da sie eine Bandabstandsenergie von etwa 2,9 bis 3,0 eV hat. Andere für diese Erfindung geeignete Photokatalysatoren umfassen folgendes, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Anatas TiO₂, Brookit TiO₂, ZnO, ZrO₂ und Sc₂O₃. Erfindungsgemäß können auch dotierte Halbleiter verwendet werden.
Die Bezeichnung "Lösungsmittel" ist gemäß der Erfindung jedes wäßrige oder organische Lösungsmittel, das mit dem biologisch aktiven Wirkstoff kombiniert werden kann, um eine Lösung zu bilden. In einer Ausführungsform ist das wäßrige Lösungsmittel Wasser. In einer weiteren Ausführungsform kann das Lösungsmittel eine wäßrige Lösung entweder aus Ethyllactat oder Propylenglycol sein, wobei beide als Permeationsverstärker dienen. Alternativ kann die Bezeichnung "Lösungsmittel" auch ein Klebemittel bedeuten, das verwendet wird, um eine biologisch aktive Substanz beispielsweise in ein Pflaster einzubetten. Lösungsmittel kann sich auch auf ein mit der biologisch aktiven Substanz kombiniertes pharmazeutisch akzeptables Medium beziehen, das in Puderform zu verwendet ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann die biologisch aktive Substanz emulgiert sein. Beispielsweise können lipophile Verbindungen wie etwa Vitamine A, D und E in einem wäßrigen Lösungsmittel verteilt sein, zu dem ein Emulgator wie etwa Carbopol oder Triethanolamin hinzugefügt werden kann.
Ebenso kann der erfindungsgemäße biologische Wirkstoff mit und ohne Lösungsmittel mit einem Träger oder Adjuvans kombiniert werden, einer Substanz, die, wenn sie einem Therapeutikum hinzugesetzt ist, dessen Wirkung beschleunigt oder verbessert (The On-Line Medical Dictionary [Das medizinische Online-Wörterbuch] http://cancerweb.ncl.ac.uk/omd/index.html). Beispiele von Hilfsstoffen sind u. a. zum Beispiel Freundsches Adjuvans, Ionenaustauscher, Aluminiumoxyd, Aluminiumstearat, Lecithin, Puffersubstanzen wie etwa Phosphate, Glyzine, Sorbinsäure, Kaliumsorbate, unvollständig veresterte Glyceridgemische aus gesättigten pflanzlichen Fettsäuren, Wässer, Salze oder Elektrolyte wie etwa Protaminsulfat, Dinatriumhydrogenphosphat, Natriumchlorid, Zinklamellen, kolloidales Siliciumoxid, Magnesium, Trisilikat, auf Zellulose beruhende Substanzen und Polyethylenglykol. Adjuvanzien für gelbasierte Formen können u. a. beispielsweise Natriumcarboxymethylzellulose, Polyacrylate, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymere, Polyethylenglycol und Holzwachsalkohole sein.
Obwohl nicht zur Förderung der transdermalen Abgabe erforderlich, können auch Hautpermeationsmittel, zum Beispiel Propylenglykol, DMSO, Ölsäure, Azon, Cineol, Liposome und Nanosome, in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorhanden sein.
Die Bezeichnung "Donorlösung" oder "Abgabemedium" umfaßt die biologisch aktiven Substanzen selbst oder jede Mischung dieser Substanzen mit einem Lösungsmittel, einem Geliermittel, einem Photokatalysator, einem Träger oder Adjuvans, einem Hautpermeationsmittel, einem Membranpermeationsmittel und deren Kombinationen. Die biologisch aktive Substanz oder als Alternative der "Wirkstoff" muß nicht in einem Lösungsmittel gelöst sein, kann aber in einem Lösungsmittel suspendiert oder emulgiert sein. Die Donorlösung oder das Abgabemedium kann die Form einer wäßrigen oder organischen Flüssigkeit, einer Creme, einer Paste, eines Puders oder eines Pflasters annehmen.
Obwohl dies keine erschöpfende Liste ist, sind Beispiele für die Bezeichnung "Säugetier" u. a. Mensch, Menschenaffe, Affe, Ratte, Schwein, Hund, Kuh, Pferd, Maus und Ziege. Hautoberflächen oder Membranen bezeichnen erfindungsgemäß diejenigen von Menschen oder anderen Säugetieren.
Die Bezeichnung "viskose Lösung" bezeichnet eine Lösung, die eine erhöhte Fließfestigkeit hat.
Die Bezeichnung "Zelloberfläche" bezeichnet eine Außenschicht der Haut oder einer Zellmembran. Menschliche Haut weist drei Schichten auf: die Epidermis oder das Stratum corneum, die Dermis und die Hypodermis. Das Stratum corneum bildet die Außenschicht der Epidermis und weist etwa 10 bis etwa 20 Schichten von abgeflachten, dicht gepackten, kernlosen Zellen auf, die eine Dicke von etwa 10 bis etwa 20 μm aufweisen. Das Stratum corneuum dient als ein Schutz gegen viele Substanzen und ist selektiv durchlässig für Wasser und andere Verbindungen. Andererseits weist die Epidermis, die eine Dicke von etwa 50 bis etwa 100 μm aufweist, sich schnell teilende Basalzellen auf, die flacher werden, wenn sie in das Stratum corneum übergehen. Schließlich weist die innerste Hautschicht, die Dermis, eine Matrix von verschiedenen Zellen auf, die Kollagen und andere Faserproteine aufweisen, und hat eine Dicke von etwa 1 bis etwa 3 mm. Diese Schicht enthält die Haarfolli kel, Zeissche Drüsen und Schweißdrüsen. Die Bezeichnung "transdermal" bezeichnet die Permeation und Bewegung einer biologisch aktiven Substanz durch die Epidermis und Dermis oder die Epidermis, Dermis und Hypodermis.
Die Bezeichnung "transmembranös" bezeichnet die Permeation und Bewegung einer biologisch aktiven Substanz aus einer extrazellulären Umgebung in eine intrazelluläre Umgebung.
Die Bezeichnung "perkutane Permeation" bezeichnet Moleküle, die die dermale Blutversorgung umgangen haben und in Gewebeschichten unter der Dermis eindiffundiert sind.
Die Bezeichnung "inkohärentes Licht" bezeichnet elektromagnetische Wellen, die unorganisiert sind und sich in verschiedenen Phasen verbreiten. "Pulsierendes inkohärentes Licht" ist jedes inkohärente Licht, das eine diskrete Ein- und Aus-Zeitdauer aufweist.
Im Gegensatz dazu bezeichnet "kohärentes Licht" alle Lichtstrahlen, die phasengleich und in genau gleicher Richtung ausgerichtet sind, um einen gebündelten Lichtstrahl zu erzeugen. Laser erzeugen diese Art von Strahlen und können Materialen wie etwa feste Medien, einschließlich Metalle (z.B. Blech), permeieren.
"Lichtemittierende Diode (LED)" ist eine Vorrichtung, die im allgemeinen inkohärentes Licht emittiert, wenn eine elektrische Spannung über diese angelegt wird. Die meisten LEDs emittieren monochromatisches Licht mit einer einzigen Wellenlänge, die in sich phasenverschoben ist. Erfindungsgemäß können die meisten, wenn nicht alle, LED-Typen verwendet werden. Beispielsweise kann eine LED, die einen Ausstrahlungbereich von Rot (ungefähr 700 nm) bis Blau-violett (ungefähr 350 nm) aufweist, verwendet werden. Entsprechend können auch infrarotemittierende Dioden (IRED), die Infrarot-(IR)-Energie bei 850 nm oder länger emittieren, verwendet werden.
"Optisch klares Medium" oder "Lichtmatte" ist ein Material, das als Filter für alle Wellenlängen dient, außer jenen Wellenlängen, die von einer Lichtquelle emittiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lichtmatte klares Poly(methylmethacrylat) oder klaren Silicongummi auf.
"Reflektierende Beschichtung oder Schicht" ist ein Material, mit dem mindestens eine Oberfläche der Lichtmatte beschichtet ist. Fachleute werden anerkennen, daß die reflektierende Schicht eine wellenlängenspezifische reflektierende Beschichtung sein kann (z.B. Aluminium, ZnO, Silber oder jede reflektierende Farbe).
Die Bezeichnung "photokinetisch" bezeichnet eine Änderungsgeschwindigkeit einer Bewegung als Reaktion auf Licht, nämlich eine Beschleunigung oder Verzögerung.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft Zusammensetzungen für die photokinetische transdermale und transmembranöse Abgabe einer biologisch aktiven Substanz, wobei vorzugsweise pulsierendes inkohärentes Licht oder als Alternative gesteuertes kohärentes Licht verwendet wird. Die Zusammensetzung kann eine biologisch aktive Substanz als das Abgabemedium aufweisen.
Die Zusammensetzung kann alternativ eine biologisch aktive Substanz und ein Lösungsmittel aufweisen. Der Prozentsatz der biologisch aktiven Substanz im Lösungsmittel kann im Bereich von 0,0001 bis 99,9999 Gew./Vol.-% liegen. Vorzugsweise ist die biologisch aktive Substanz in einem Konzentrationsbereich von etwa 0,01% bis etwa 2 Gew./Vol.-% vorhanden. Besonders bevorzugt ist die biologisch aktive Substanz in einem Konzentrationsbereich von etwa 0,1 mg/ml bis etwa 10 mg/ml im Lösungsmittel oder alternativ zwischen etwa 0,01 bis etwa 1 Gew./Vol.-% vorhanden. Aufgrund des hohen Permeationsgrades, der durch die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen erzielt wird, können geringe Konzentrationen einer biologisch aktiven Substanz in Lösungsmitteln oder in anderen hierin beschriebenen Zusammensetzungen für eine effiziente transdermale oder transmembranöse Abgabe verwendet werden.
Die Zusammensetzung kann stattdessen eine biologisch aktive Substanz, ein Geliermittel und ein Lösungsmittel aufweisen. Der Prozentsatz des Geliermittels in einer Lösung aus biologisch aktiver Substanz kann abhängig von der Art des verwendeten Geliermittels variieren. Beispielsweise wird Klucel üblicherweise mit 1 Gew./Vol.-%, Natrasol mit 1,5 Gew./Vol.-%, Carbopol mit 0,75 Gew./Vol.-%, und TEA mit 0,25 Gew./Vol.-% verwendet.
Überdies kann die Zusammensetzung eine biologisch aktive Substanz, einen Photokatalysator und ein Lösungsmittel aufweisen. Vorzugsweise hat der Photokatalysator eine Bandabstandsenergie zwischen etwa 2,9 eV und etwa 3,2 eV und ist vorzugsweise in einer Konzentration zwischen etwa 0,001 und 20 Gew.-% in der Zusammensetzung vorhanden. Besonders bevorzugt ist der Photokatalysator in der Zusammensetzung in einer Konzentration von 2 Gew.-% vorhanden.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine biologisch aktive Substanz, ein Geliermittel, einen Photokatalysator und ein Lösungsmittel aufweisen. Vorzugsweise hat der Photokatalysator eine Bandabstandsenergie zwischen etwa 2,9 eV und etwa 3,2 eV und ist vorzugsweise in einer Konzentration zwischen etwa 0,001 und 20 Gew.-% in der Zusammensetzung vorhanden. Besonders bevorzugt ist der Photokatalysator in der Zusammensetzung in einer Konzentration von 2 Gew.-% vorhanden. Die biologisch aktive Substanz ist vorzugsweise in einer Konzentration zwischen etwa 0,01 und etwa 2 Gew./Vol.-% in der Zusammensetzung vorhanden. Das Geliermittel ist vorzugsweise in der Zusammensetzung in einer Konzentration zwischen 0,1 und 10 Gew./Vol.-% vorhanden.
Die biologisch aktive Substanz der obigen Zusammensetzungen kann aus der Gruppe gewählt sein, die Chemikalien, Arzneimittel, Antibiotika, Peptide, Hormone, Proteine, DNA, RNA und Gemische daraus aufweist.
Die Chemikalie kann eine polare oder nichtpolare Verbindung sein. Die polare Verbindung ist vorzugsweise aus der Gruppe gewählt, die aus Theophyllin-7-Essigsäure, Natriumascorbylphosphat, Ascorbinsäure, Ascorbylpalmitat, Pyridoxin und Nicotinsäure besteht. Vorzugsweise ist die polare Verbindung Pyridoxin. Die nichtpolare Verbindung ist vorzugsweise aus der Gruppe gewählt, die aus Theobromin, Theophyllin, Koffein und Nicotinamid besteht.
Das Arzneimittel kann aus der Gruppe gewählt sein, die aus Analgetika, Anästhetika, Antazida, angstlösenden Arzneimitteln, Antiarrhythmika, antibakteriellen Mitteln, Antibioti ka, Antikoagulanzien und thrombolytischen Mitteln, Antikonvulsiva, Antidepressiva, Antidiarrhöika, Antiemetika, Antimykotika, Antihistaminen, Antihypertonika, entzündungshemmenden Mitteln, Antieoplastika, Antipsychotika, Antipyretika, Virostatika, Barbituraten, Beta-Blockern, Bronchodilatoren, Kälteheilmitteln, Corticosteroiden, hustenlösenden Mitteln, Zytotoxika, Abschwellung bewirkenden Mitteln, Diuretika, Expektoranzien, Hormonen, hypoglykämischen Mitteln, Immunsuppressiva, Laxativa, Muskelrelaxanzien, Sedativa, Sexualhormonen, Schlafmitteln, Tranquillanzien und Vitaminen besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Anästetikum Lidocain.
Die erfindunggemäße Zusammensetzung kann auch Antibiotika als die biologisch aktive Substanz aufweisen. Antibiotika sind erfindungsgemäß aus der Gruppe gewählt, die aus Amoxycillin, Ampicillin, Penicillin, Clavulansäure, Aztreonam, Imipenem, Streptomycin, Gentamicin, Vancomycin, Clindamycin, Ephalothin, Erythromycin, Polymyxin, Bacitracin, Amphotericin, Nystatin, Rifampicin, Teracycline, Coxycycline, Chloramphenicol und Zithromycin besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Antibiotikum Amphotericin B
Entsprechend ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die biologich aktive Substanz ein Peptid, das aus der Gruppe gewählt ist; die aus Glycin-Tyrosin (Gly-Tyr), Valin-Tyrosin-Valin (Val-Tyr-Val), Tyrosin-Glycin-Glycin-Phenylalanin-Methionin (Tyr-Gly-Gly-Phe-Met) (Seq.-Id. Nr. 1), Tyrosin-Glycin-Glycin-Phenylalanin-Leucin (Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu) (Seq.-Id. Nr. 2) und Asparaginsäure-Arginin-Valin-Tyrosin-Isoleucin-Histidin-Prolin-Phenylalanin (Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe) (Seq.-Id. Nr. 3) besteht.
Das Hormon kann aus der Gruppe gewählt sein, die aus Methioninenkephalinacetat, Leucinenkephalin, Angiotensin-II-Acetat, β-Östradiol, Methyltestosteron, Progesteron und Insulin besteht.
Das Protein kann aus der Gruppe gewählt sein, die aus Enzymen, Nichtenzymen, Antikörpern und Glycoproteinen besteht. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Protein ein Enzym.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen können auch ein Geliermittel in Kombination mit dem biologisch aktiven Wirkstoff und Lösungsmitteln enthalten. Das Geliermittel kann aus der Gruppe gewählt sein, die aus Hydroxyethylcellulose, Natrasol^®, Pektinen, Agar, Alginsäure und ihren Salzen, Guaran, Pektin, Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, Cellulose und ihren Derivaten, Propylencarbonat, Polyethylenglycol, Hexylenglycol-Natriumcarboxymethylzellulose, Polyacrylaten, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymeren, Pluronika, Holzwachsalkoholen und Tyloxapol besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Geliermittel Hydroxyethylcellulose.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen können auch einen Photokatalysator mit einer Breitbandabstandsenergie aufweisen. In einer Ausführungsform hat der Photokatalysator einen breiten Bandabstand zwischen etwa 2,9 eV und etwa 3,2 eV. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Photokatalysator eine Rutilform von Titaniumdioxid (TiO₂). In einer weiteren Ausführungsform ist der Photokatalysator eine Anatasform von TiO₂, Brookitform von TiO₂, ZnO, ZrO₂ und Sc₂O₃.
Die Zusammensetzung kann auch ein Lösungsmittel aufweisen, das ein wäßriges oder organisches Lösungsmittel ist. In einer Ausführungsform ist das wäßrige Lösungsmittel Wasser. In noch einer weiteren Ausführungsform ist das wäßrige Lösungsmittel eine wäßrige Lösung aus Ethyllactat oder Propylenglycol. Vorzugsweise hat das Wasser HPLC-Qualität oder ist mit Verfahren wie etwa Umkehrosmose oder Destillation gereinigt.
Die Donorlösung oder das Abgabemedium weist erfindungsgemäß eine biologisch aktive Substanz selbst oder irgendein Gemisch aus einer biologisch aktiven Substanz mit einem Lösungsmittel, einem Geliermittel, einem Photokatalysator, einem Träger oder Adjuvans, einem Hautpermeationsmittel, Emulgator, einer oder mehreren verschiedenen biologisch aktiven Substanzen, Polymeren, Bindemitteln, Beschichtungen und deren Kombinationen auf. Im wesentlichen kann/können die biologisch aktive(n) Substanz(en) mit jeder Kombination aus pharmazeutisch akzeptablen Komponenten zusammengestellt werden zur Abgabe an die zelluäre Oberfläche mit dem hierin beschriebenen Verfahren, z.B. photokinetische transdermale und transmembranöse Abgabe. Die biologisch aktive Substanz muß nicht in einem Lösungsmittel gelöst sein, kann aber in einem Lösungsmittel suspendiert oder emulgiert sein. Die Donorlösung oder das Abgabemedium kann die Form einer wäßrigen oder organischen Flüssigkeit, einer Creme, einer Paste, eines Puders oder eines Pflasters haben. Die Donorlösung kann auch Mikrokugeln oder Nanokugeln aus biologisch aktiven Substanzen aufweisen.
Die hierin beschriebene Erfindung ist besonders nützlich zur transdermalen Abgabe von Verbindungen, die Chromophore aufweisen. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, geht man davon aus, daß der Chromophor Photonenenergie und/oder die Energie eines angeregten Photokatalysators absorbiert. Wenn der Chromophor zum Grundzustand zurückkehrt, vibriert er und erzeugt eine sehr geringe Wärmemenge. Mit jedem inkohärenten Lichtimpuls macht die Vibration des Chromophors einen Weg durch die Haut frei.
Entsprechend ist die hierin beschriebene Erfindung auch nützlich zur transmembranösen Abgabe von biologisch aktiven Substanzen. Zum Beispiel könnte ein Fachmann eine therapeutische Substanz, wie etwa einen chemotherapeutischen Wirkstoff sehr nahe an eine feste Tumormasse injizieren. Eine LED, die sehr nahe an der Tumormasse eingebettet ist oder dort gehalten wird, kann verwendet werden, um die therapeutische Substanz aus der extrazellulären Umgebung in die intrazelluläre Umgebung abzugeben, wobei im Zielgebiet effektiv Apoptose ausgelöst wird.
Neben Zusammensetzungen kann die Erfindung auch Invitro-Verfahren zur photokinetischen Abgabe aktiver Substanzen unter Verwendung von pulsierendem inkohärentem Licht bereitstellen. Ein Verfahren weist die Schritte auf: Herstellen einer Lösung mit einer biologisch aktiven Substanz und einem Lösungsmittel, Aufbringen der Lösung auf eine Zelloberfläche, Beleuchten der Lösung auf der Zelloberfläche mit einem pulsierenden inkohärenten Licht mit einer gewählten Wellenlänge und Impulsrate und einem gewählten Tastverhältnis und Zulassen, daß die Lösung die Zelloberfläche permeiert. In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren die Schritte auf: Herstellen einer Lösung mit einer biologisch aktiven Substanz, einem Lösungsmittel und einem Geliermittel, Aufbringen der Lösung auf eine Zelloberfläche, Beleuchten der Lösung auf der Zelloberfläche mit einem pulsierenden inkohärenten Licht mit einer gewählten Wellenlänge, Impulsrate und einem gewählten Tastverhältnis und Zulassen, daß die Lösung die Zelloberfläche permeiert. In noch einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren die Schritte auf: Herstellen einer Lösung mit einer biologisch aktiven Substanz, einem Lösungsmittel, einem Geliermittel und einem Photokatalysator, Aufbringen der Lösung auf eine Zelloberfläche, Beleuchten der Lösung auf der Zelloberfläche mit einem pulsierenden inkohärentem Licht mit einer gewählten Wellenlänge, Impulsrate und einem gewählten Tastverhältnis und Zulassen, daß die Lösung die zelluläre Oberfläche permeiert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zelloberfläche eine Außenschicht einer Haut eines Säugetiers oder eine Zellmembran.
1 veranschaulicht die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung 100. Prüfvorrichtung 100 ermöglicht photokinetische transdermale und transmembranöse Abgabe von biologisch aktiven Substanzen an einen Hautabschnitt oder eine Membran durch Beleuchten der biologisch aktiven Substanzen mit pulsierendem inkohärentem Licht. Prüfvorrichtung 100 weist eine Lichtquelle 3 auf, die eine biologisch aktive Substanz in Donorzelle 4 beleuchtet, so daß die biologisch aktive Substanz mit geringer bis keiner Schädigung der Haut 6 in die Haut 6 diffundiert. Prüfvorrichtung 100 kann auch so angeordnet sein, daß die Lichtquelle 3, die eine biologisch aktive Substanz in Donorzelle 4 beleuchtet, parallel zu einer Oberfläche ist, auf der sie angebracht ist.
Prüfvorrichtung 100 weist vorzugsweise eine Treiberschaltung auf, die Steuersignale für Lichtquelle 3 bereitstellt, so daß die Donorzelle 4 mit pulsierendem inkohärentem Licht versorgt wird. Treiberschaltung 2 kann auch Steuersignale bereitstellen, die die Intensität, Richtung und/oder Frequenz von Lichtquelle 3 steuern. Ein pulsierendes inkohärentes Licht verringert im Vergleich zu einer Gleichlichtquelle vorteilhaft Schädigungen der Haut 6 und ermöglicht photokineti sche transdermale und transmembranöse Abgabe von biologisch aktiven Substanzen innerhalb Donorzelle 4 an Haut 6.
Treiberschaltung 6 kann ein elektrisches Signal regulieren, das Lichtquelle 3 in einer bestimmten Frequenz ein- und ausschaltet (z.B. Schalter). Solch ein elektrisches Signal kann z.B. von einem Spannungserzeuger bereitgestellt werden. Als Altenative kann Treiberschaltung 2 selbst ein Spannungsgenerator sein und ein eleketrisches Signal erzeugen, um das Schaltverhalten der Lichtquelle 3 zu steuern. Zum Beispiel kann ein Spannungsgenerator, der mit Lichtquelle 3 gekoppelt ist, eine Rechteckwelle bereitstellen, um Lichtquelle 3 zu versorgen. Diese Rechteckwelle kann eine erwünschte Zeitdauer haben, so daß Lichtquelle 3 inkohärentes Licht mit einer erwünschten Frequenz bereitstellt (z.B. würde eine Rechteckwellenperiode von 0,5 Sekunden bewirken, daß Lichtquelle 3 mit 2 Hz geschaltet wird).
Lichtquelle 3 stellt vorzugsweise inkohärentes Licht bereit (um die Schädigung der Haut 6 während der Anwendung der Prüfvorrichtung 100 zu verringern). Lichtquelle 3 kann zum Beispiel eine LED, eine Halogenlichtquelle, Fluoreszenzlichtquelle, natürliches Licht oder eine andere Lichtquelle sein. Insbesondere kann Lichtquelle 3 eine lichtemittierende Diode (LED) (Fluoreszenz, 350–1700 nm) oder eine infrarotlichemittierende Diode (ILED) oder eine Mercury-Argon- (253–922 nm), pulsierende Xenon- (UV-VIS 200–1000 nm), Deuterium- (UV, 200–400 nm), Deuterium/Halogen- (UV/VIS/NIR, 200–1700 nm) oder Wolframhalogen-Lichtquelle (Farbe/VIS/NIR, 360–1700 nm) sein. Lichtquelle 3 ist vorzugsweise im Bereich von Rot (ungefähr 700 nm) bis Blau-violett (ungefähr 350 nm) betriebsfähig. Ebenso können infrarotemittierende Dioden (IREDs), die Infrarotenergie mit 830 nm oder mehr emittieren, verwendet werden.
Lichtquelle 3 muß keine inkohärente Lichtquelle sein. Als Alternative kann Lichtquelle 3 eine kohärente Lichtquelle sein, wie etwa zum Beispiel ein Laser. In diesem Fall wird/werden bevorzugt Treiberschaltung 2 oder andere Steuerschaltungen verwendet, um eine kohärente Lichtquelle 3 ein- und auszuschalten, um das Ausmaß der Schädigung an Haut 6 zu verringern und dabei dennoch eine biologisch aktive Substanz an Donorzelle 4 photokinetisch abzugeben. Weiterhin kann eine Lichtregulierungs/umwandlungsvorrichtung zwischen einer kohärenten Lichtquelle 3 und Donorzelle 4 angeordnet werden, um das kohärente Licht in inkohärentes Licht umzuwandeln.
Man beachte, daß eine Vorrichtung wie etwa Treiberschaltung 2 oder ein gesteuerter Spannungsgenerator nicht notwendig ist, um Lichtquelle 3 zu pulsen. Alternativ kann eine Blende 11 zwischen Lichtquelle 3 und Donorzelle 4 verwendet werden. Solch eine Blende öffnet und schließt selektiv, so daß Donorzelle 4 pulsierendes inkohärentes Licht von Lichtquelle 3 erhält. Die Geschwindigkeit, mit der die Blende öffnet und schließt, bestimmt die Frequenz des Lichtes, das auf die Haut gepulst wird. Filter (nicht gezeigt) können auch zwischen Lichtquelle 3 und Donorzelle 4 angeordnet werden, um zum Beispiel Licht mit bestimmten Wellenlängen, das die Haut 6 schädigen kann, zu entfernen. Als Alternative kann Lichtquelle 3 in eine Lösung eingetaucht sein, die sich in Donorzelle 4 befindet. Vorzugsweise ist die Wellenlänge des Lichts, das Haut 6 erreicht, nicht nur gewählt, um Schädigung an Haut 6 zu verringern, sondern auch um die Aktivität in Donorzelle 4 zu erhöhen (z.B. 350 nm bis 450 nm). Die Impulsrate eines solchen Lichts kann auch zwischen 1,7 Hz und 120 Hz (z.B. 24 Hz) sein. Wenn Fluoreszenzlicht als Lichtquelle 3 verwendet wird, hat es vorzugsweise einen Wellenlängenbereich von etwa 260 nm bis etwa 760 nm. Wenn ultraviolettes, sichtbares Licht, nahinfrarotes oder Halogenlicht als Lichtquelle 3 verwendet wird, hat die Lichtquelle vorzugsweise einen Wellenlängenbereich von etwa 340 nm bis etwa 900 nm. Die Erfindung ist nicht auf diese. Wellenlängen beschränkt.
Die Donorzelle 4 hält eine biologisch aktive Substanz (z.B. Chemikalien, Arzneimittel, Antibiotika, Peptide, Hormone, Proteine, DNA, RNA und Gemische daraus). Donorzelle 4 kann auch ein Lösungsmittel aufweisen, das mit der biologisch aktiven Substanz eine Lösung bildet. Die Lösung kann auch einen Photokatalysator (mit zum Beispiel einer Bandabstandsenergie zwischen etwa 2,9 eV und etwa 3,2 eV) und/oder ein Geliermittel aufweisen. Das Lösungsmittel kann ein wäßriges oder organisches Lösungsmittel sein. Weiterhin kann Haut 6 eine zellu läre Oberfläche sein, die eine Außenschicht einer Haut ist. Im allgemeinen kann Haut 6 jedes Medium sein, das es ermöglicht, daß zumindest der biologisch aktive Teil der Donorzelle 4 als Reaktion auf die Belichtung dieses Mediums durch Lichtquelle 3 in dieses Medium diffundiert. In einer Ausführungsform ist dieses Medium eine Zellmembran zur transmembranösen Abgabe.
Klemmvorrichtung 5 ist vorzugsweise in Prüfvorrichtung 100 einbezogen, um Donorzelle 4 und Haut 6 mit der Empfängerzelle 7 zu koppeln. Empfängerzelle 7 kann sich als Ergebnis der Diffusion zumindest des biologisch aktiven Teils der Donorzelle 4 durch die Haut 6 in Behälter 17 befinden. Außerdem kann Empfängerzelle 7 ein Lösungsmittel aufweisen, z.B. HPLC-Wasser, wobei eine Diffusion zumindest des biologisch aktiven Teils der Donorzelle 4 durch die Haut 6 in das Lösungsmittel erfolgt. Im allgemeinen ist die Konzentration der biologisch aktiven Substanz höher in Donorzelle 4 als in Empfängerzelle 7. Hauthaltevorrichtungen 16 können ebenfalls einbezogen sein, um Haut 6 über dem Behälter 17 und unter der Lichtquelle 3 zu positionieren. Donorzelle 4 befindet sich im Behälter 14 und berührt vorzugsweise einen Bereich von Haut 7. Behälter 14 und Behälter 17 können derselbe Behälter sein. Weiterhin kann eine Hautapertur vorhanden sein, um mindestens einen Abschnitt der Haut 6 aufzunehmen, so daß Haut 6 Behälter 14 von Behälter 17 trennt.
Temperatursteuervorrichtung 8 ist vorzugsweise an mindestens einem Abschnitt des Behälters 7 angebracht. Temperaturführungseinrichtungen 18 können als Teil des Behälters 17 vorhanden sein oder mit dem Behälter 17 gekoppelt sein, um eine Temperatursteuervorrichtung 8 zu betreiben. Temperaturführungseinrichtungen 18 können auch verwendet werden, um sich konstruktiv an einer Wärmequelle zu beteiligen, wie etwa einem Wärmebad. Beispielsweise kann warmes Wasser in dem von den Temperaturführungseinrichtungen 18 definierten Gehäuse und in dem Abschnitt des Behälters 17 zwischen den Temperaturführungseinrichtungen 18 untergebracht sein. In diesem Beispiel kann ferner eine Wärmequelle verwendet werden, um dieses Wasser zu erwärmen. Alternativ kann eine Wärmequelle direkt mit dem Behälter 17 gekoppelt sein. Vorzugsweise erwärmt Tempera tursteuervorrichtung 8 Behälter 17 auf ein konstantes Niveau. Während die Temperatur des Lösungsmittels in Empfängerzelle 7 variieren kann, ist sie vorzugsweise etwa 37°C, menschliche Körpertemperatur. Für Anwendungen, bei denen Behälter 17 gekühlt werden muß, kann Temperatursteuervorrichtung 8 zusätzlich oder alternativ eine Kühlquelle sein. Ein Temperaturfühler (nicht gezeigt) kann in, auf oder um Behälter 17 oder eine Wärmequelle herum angebracht sein, so daß Temperatursteuervorrichtung 8 Behälter 17 für eine bestimmte Zeitdauer auf einer bestimmten Temperatur hält.
Ein Rührstab 9 kann in Behälter 17 einbezogen sein, um eine beliebige Lösung in Behälter 17 zu bewegen. Vorzugsweise bewegt Rührstab 9 die Lösung in Behälter 17 fortlaufend. Behälter 17 kann alternativ von einer Schüttelvorrichtung bewegt werden. Eine Entnahme des Rührstabs 9 würde zum Beispiel eine einfache Sterilisation des Behälters 17 ermöglichen und gleichzeitig die Komplexität der Behälterausführung 17 verringern. Rührstab 9 kann mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) verbunden sein.
Anschlußstelle 100 kann in Behälter 17 integriert sein, um Proben zur Empfängerzelle 7 hinzuzufügen oder aus ihr zu entfernen oder Lösungen zum oder aus dem Behälter 17. Im allgemeinen ist Anschlußstelle 10 eine Apertur im Behälter 17. Ein Führungsrohr 12 kann eine erweiterte Anschlußstelle 10 bilden, so daß ein Probenrückgewinnungs- oder -dispergierwerkzeug leicht zur Anschlußstelle 10 gelangen kann. Eine Abdeckung 13 kann an Anschlußstelle 10 (oder Führungsrohr 12) verwendet werden, so daß Verunreinigungen von außerhalb des Behälters 17 nicht durch Anschlußstelle 10 eintreten, wenn dem Behälter 17 Proben hinzugefügt oder aus ihm entfernt werden. Führungsrohr 12 ist im allgemeinen ein Adapter. Wenn zum Beispiel das Probenrückgewinnungs- oder -dispergierwerkzeug eine Nadel ist, dann erleichtert Führungsrohr 10 vorzugsweise das Koppeln der Nadel mit der Anschlußstelle 10.
Eine Linse 23 kann in Prüfvorrichtung 100 einbezogen sein, um beispielsweise Lichtquelle 3 auf Donorzelle 4 zu richten oder um ein lichtdurchlässiges Medium bereitzustellen, in dem Licht von Lichtquelle 3 zur Donorzelle 4 hindurchtreten kann, während Verunreinigungen von außerhalb des Behälters 14 von Donorzelle 4 getrennt werden. Linse 23 kann ein lichtdurchlässiges Medium sein wie etwa zum Beispiel ein lichtdurchlässiges Polymer oder Glas.
Der Behälter 17 kann eine Isolierung 15 aufweisen, um die Wärmemenge zu steuern, die dem Behälter 17 zugeführt wird. Isolierung 15 kann auch Teil eines Wärmebades sein und kann mit Wasser gefüllt sein. Die Menge der Isolierung 15 um Temperatursteuervorrichtung 8 kann so verringert werden, daß Temperatursteuervorrichtung 8 die Temperatur von Behälter 17 stärker beeinflußt als Umgebungswärme.
2 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung 200. Prüfvorrichtung 200 weist eine Lichtmatte 201 auf und ist ansonsten der Prüfvorrichtung 100 von 1 ähnlich bzw. mit dieser identisch. Lichtmatte 201 umfaßt mindestens eine und vorzugsweise mehr als eine Lichtquelle 3, die vorzugsweise ein LED ist. Lichtmatte 201 ist vorzugsweise aus einem optisch klaren Material hergestellt (z.B. Poly[methylmethacrylat] oder Silicongummi). Ähnlich wie Prüfvorrichtung 100 kann auch Prüfvorrichtung 200 anders als gezeigt ausgerichtet werden.
3A veranschaulicht die erfindungsgemäße Lichtmatte 300. Lichtmatte 300 weist eine Treiberschaltung 302, eine Basis 312, eine Lichquelle 314 und eine Verdrahtung 315 auf. Verdrahtung 315 kann vorhanden sein, um Steuervorrichtung 302 (oder eine Stromquelle) elektrisch mit einer oder mehreren Lichtquellen 314 zu koppeln, und Verdrahtung 315 kann eine Schutzhülle aufweisen. Basis 312 ist vorzugsweise ein Siliciumsubstrat, in das Lichtquellen 314 ausgeführt sind. Lichtquellen 314 sind vorzugsweise inkohärente Lichtquellen und sind vorzugsweise LEDs mit einer kleinen Bandbreite. Alternativ können andere Arten von Lichtquellen verwendet werden. Lichtquellen 314 können durch Treiberschaltung 302 entweder als Gruppe, einzeln oder in Abschnitten ein- und ausgeschaltet werden. Beispielsweise können Lichtquellen 314 in mehreren Lichtquellenanordnungen angeordnet sein. Treiberschaltung 302 kann dann selektiv nur eine einzelne Anordnung von Lichtquellen 314 pulsen, so daß nur ein erwünschter Abschnitt eines Me diums (z.B. Haut 6 in 1 und 2) pulsierendes Licht empfängt. Weiterhin können mehrere Anordnungen in Lichtmatte 300 vorhanden sein, in der jede Anordnung LEDs mit einer bestimmten Wellenlänge aufweist. Auf diese Weise kann, wenn nur eine bestimmte Wellenlänge erwünscht oder benötigt wird, Treiberschaltung 302 selektiv die Anordnung einschalten, die LEDs mit dieser speziellen Wellenlänge aufweist. Zum Beispiel kann Lichtmatte 300 eine Anordnung mit ILEDs und eine Anordnung mit LEDs aufweisen, wobei Treiberschaltung 302 selektiv zwischen der ILED-Anordnung und der LED-Anordnung umschaltet. Dies kann erwünscht sein, wenn eine biologisch aktive Substanz auf Licht einer bestimmmten Wellenlänge stärker reagiert oder durch dieses weniger abgebaut/denaturiert wird.
Anstelle von Anordnungen mit bestimmten Wellenlängen können andere Merkmale genutzt werden. Beispielsweise können zwei Anordnungen LEDs mit derselben Wellenlänge aufweisen, aber die Anordnungen können von unterschiedlicher Intensität sein oder können Licht in verschiedene Richtungen ausrichten. Lichtquellen 314 können auf Getrieberädern (nicht gezeigt) angebracht sein, die von Motoren (nicht gezeigt) gedreht/rotiert und von Treiberschaltung 302 gesteuert werden können, so daß die Richtung und Intensität des Lichts, das einer bestimmten Fläche bereitgestellt wird, beeinflußt werden können. Treiberschaltung 302 kann von Computer 325 entweder direkt oder über eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI) gesteuert werden.
Die Lichtmatte 300 kann zum Beispiel eine Bräunungsliege sein. Wenn die Lichtmatte 300 kohärentes Licht liefert, kann eine Lichtstreuvorrichtung, ein Filter oder eine Umwandlungsvorrichtung vorhanden sein, um das kohärente Licht in inkohärentes Licht umzuwandeln.
3B veranschaulicht eine Lichtanordnung 313, die in Basis 312 angeordnet ist. Anordnung 313 weist zwei oder mehr Lichtquellen 314 auf, die durch Verdrahtung 315 in Reihe geschaltet sind. Wenn Lichtquellen 314 Licht unter der Basis 312 bereitstellen sollen, kann Reflektionsschicht 316 über der Basis 312 vorgesehen sein, um von Basismaterial oder Haut zerstreutes Licht zu reflektieren, wobei Basis 312 ein lichtdurchlässiges Medium bleibt. Mehrere Lichtquellen 314 können unterschiedliche Wellenlängen haben, so daß Lichtquellen 314, die eine bestimmte Wellenlänge aufweisen, gezielt ein- und ausgeschaltet werden können, um Licht mit einer einzelnen ausgewählten Wellenlänge oder mehreren ausgewählten Wellenlängen bereitzustellen. Lichtquellen 314 können Licht über der Basis 312 bereitstellen. In diesem Fall kann Reflektionsschicht 316 auf der Basis 312 (die nicht lichtdurchlässig sein muß) und unter den Lichtquellen 314 angeordnet sein, um Licht über der Basis 312 zu reflektieren. Die Reflektionsschicht kann eine wellenlängenspezifische Reflexionsbeschichtung sein (z.B. Aluminium, ZnO, Silber oder irgendeine reflektierende Farbe).
Die erfindungsgemäßen In-vitro-Verfahren und -Vorrichtungen können auch in Kombination mit anderen aktiven Abgabemethoden wie etwa Iontophorese, Sonophorese und Mikroporation angewendet werden.
Beispiele
Die folgenden Materialien wurden in den unten dargelegten Beispielen verwendet:
Materialien
Alle biologisch aktiven Verbindungen, einschließlich Ascorbinsäure, Ascorbylpalmitat, Pyridoxin, Nicotinsäure, Theobromin, Theophyllin, Koffein, Nicotinamid, Glycin-Tyrosin (238 Da), Valin-Tyrosin-Valin (380 Da), Methioninenkephalinacetat (574 Da), Leucinenkephalin (556 Da), Angiotensin-II-Acetat (1046 Da), β-Östradiol (272 Da), Methyltestosteron (303 Da), Progesteron (315 Da) und Rinderinsulin (5.733 Da), Lidocain, Amphotericin B sowie Hanks Mineralsalzmedium wurden von Sigma (St. Louis, Missouri) bezogen. HPLC-Wasser, Acetonitril, Zitronensäure, Ameisensäure, Trifluoressigsäure (TFA) und Isopropanol wurden entweder von Fisher Scientific (Pittsburg, Pennsylvania) oder Sigma bezogen. Rutilform von Titaniumdioxid (Ti-Pure.^® oder Rutil-Titaniumdioxid Nr. 754) wurde von Dupont (Wilmington, Delaware) bezogen. Klucel^® oder Hydroxyethylcellulose wurde von Hercules (Wilmington, Delaware) bezogen.
Theophyllin-7-Essigsäure wurde aus wasserfreiem Theophyllin und Monochlor-Essigsäure in einem 1:1 Molverhälnis hergestellt. Die Reaktion wurde mit einer strengen Steuerung des pH-Wertes bei 7 durch Einstellen der Lösung mit NaOH (50 Gew./Vol.-%) hergestellt. Das Material wurde zweimal aus Wasser rekristallisiert und mit HPLC auf Reinheit untersucht.
Franzsche Hautzellenkonsolen mit synchronisierten Rührern wurden von Crown Class, New Jersey, und Perme Gear, Finnland bezogen. Die Temperatursteuerung erfolgte durch ein externes zirkulierendes-Wasserbad.
In Stickstoff eingefrorene Leichenspalthaut (Epidermis und Dermis) wurde von der New York Firefighters Skin Bank und von Shriners Hospitals for Children bezogen und für die hierin beschriebenen Versuche verwendet. Hautproben wurden als 3 Zoll breite mal 10 Zoll lange Stücke geliefert und vor Verwendung auf der Franzschen Zellkonsole in 1 cm² große Abschnitte geschnitten. "Reine Epidermis"-Haut wurde ebenfalls für die Versuche dieser Erfindung verwendet, aber diese Daten werden hier nicht dargelegt. Die gesamte Haut stammte vom Bein oder von der Rückseite des Rumpfes verschiedener weiblicher Spender im Alter zwischen 24 und 48, und die Dicken der Dermisschichten waren bei jedem Spender verschieden. Vor der Verwendung wurde die Haut bei –40°C gelagert und in einem Hankschen Mineralsalzmedium bei Raumtemperatur aufgetaut.
Probenzubereitung und Untersuchung der biologisch aktiven Substanzen Permeationsversuche wurden mit dickflüssigen Lösungen durchgeführt, die eine biologisch aktive Substanz und ein Geliermittel oder eine biologisch aktive Substanz, einen Photokatalysator und ein Geliermittel enthielten.
Die in den Permeationsstudien dieser Erfindung verwendeten biologisch aktiven Verbindungen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1: in Permeationsstudien verwendete, biologisch aktive Verbindungen

¹ Aminosäuren sind wie folgt gekennzeichnet: Glycin (Gly, Tyrosin (Tyr), Valin (Val), Phenylalanin (Phe), Methionin (Met), Leucin (Leu) Asparaginsäure (Asp), Arginin (Arg), Isoleucin (Ile), Histidin (His) und Prolin (Pro).

Charakteristiken der Verbindungen in Tabelle 1 sind der Fachwelt bekannt (Merck-Index), einige davon sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2: Charakteristiken der Verbindungen

Verschiedene Umkehrphasen-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie-(RP-HPLC-)Verfahren wurden zur Untersuchung von Gruppen der oben gekennzeichneten biologisch aktiven Substanzen oder Verbindungen entwickelt. Diese Gruppen sind wie folgt gekennzeichnet:

Gruppe I:	Theophyllin, Theobromin, Theophyllin-7-Essigsäure und Koffein;
Gruppe II:	Askorbinsäure, Ascorbylpalmitat und Natriumascorbylphosphat;
Gruppe III:	Askorbinsäure, Pyridoxin, Nicotinsäure und Nicotinamid;

Gruppe IV:	Gly-Gyr, Val-Tyr-Val, Methioninenkephalinacetat, Leucinenkephalin und Angiotensin-II-Acetat;
Gruppe V:	β-Östradiol, Progesteron und Methyltestosteron; und
Gruppe VI:	Insulin;
Gruppe VII:	Lidocain; und
Gruppe VIII:	Amphotericin B

Beispiel 1
Herstellung und Analyse der Lösungen der Gruppe I. RP-HPLC wurde an einem HPLC-System von Bodman Industries durchgeführt, das mit einer 4,6 × 150 mm großen 5-μm-Lichrosorbsäule C18, LabAlliance-Pumpen der Modelle der Serie II und III, einem UV-VIS-Detektor für 200 bis 1100 nm und einem DStar-Autosampler (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) ausgestattet war. Biologisch aktive Proben der Gruppe I wurden in HPLC-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 0,5 Gew./Vol.-% zu ergeben. Elutionsprofile wurden bei 274 nm in einer mobilen Phase mit 10 Vol.-% Acetonitril in HPLC-Wasser unter Verwendung eines isokratischen Verfahrens überwacht. Proben wurden über eine Dauer von 9 Minuten bei einer Durchflußmenge von 1 ml/min verarbeitet. Daten wurden unter Verwendung von DataAlly (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) analysiert. Alle Höchstwerte wurden in bezug auf die Basislinie aufgelöst.
Für Permeationsstudien wurden biologisch aktive Substanzen der Gruppe I entweder mit einem oder zwei Verfahren hergestellt: (a) Die Substanzen wurden in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 0,5 Gew./Vol.-% zu ergeben, bevor sie auf 70°C bis zur Auflösung erwärmt wurden; oder (b) die Substanzen wurden in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 0,5 Gew./Vol.-% bei Zimmertemperatur zu ergeben. Dann wurde ein 1 Gew./Vol.-% Hydroxypropylcellulose der Lösung hinzugefügt, und die Gesamtlösungsmenge wurde halbiert.
Bei der zweiten Hälfte der Lösung wurden 2 Gew.-% der Rutilform von TiO₂ in der viskosen Lösung mit der biologisch aktiven Substanz und Hydroxpropylcellulose unter Verwendung eines Homomixers mit 3000 U/min dispergiert.
Beispiel 2
Herstellung und Analyse der Lösungen der Gruppe II. RP-HPLC wurde mit einem HPLC-System von Bodman Industries durchgeführt, das mit einer 4,6 × 250 mm großen 5-μm-Alltech-Econosphärensäule C18 (Fischer, Pittsburg, Pennsylvania), LabAlliance-Pumpen der Modelle der Serie II und III, einem UV-VIS-Detektor für 200 bis 1100 nm und einem DStar-Autosampler (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) ausgestattet war. Biologisch aktive Proben der Gruppe II wurden in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 1 Gew./Vol.-% zu erhalten. Elutionsprofile wurden bei 245 nm in einer mobilen Phase mit Acetonitril und 12,5 mM Zitronensäure in einem Verhältnis von 4:1 in HPCL-Wasser unter Verwendung eines isokratischen Verfahrens überwacht. Proben wurden mit einer Durchflußmenge von 2 ml/min verarbeitet. Daten wurden unter Verwendung von DataAlly (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) analysiert. Alle Höchstwerte wurden in bezug auf die Basislinie aufgelöst.
Für Permeationsstudien wurden biologisch aktive Substanzen der Gruppe II hergestellt, indem die Substanzen in HPLC-Wasser gelöst wurden, um eine Endkonzentration von 1,0 Gew./Vol.-% zu ergeben. Dann wurde der Lösung 1 Gew./Vol.-Hydroxypropylcellulose hinzugesetzt, und die Gesamtlösungsmenge wurde halbiert. Bei der zweiten Hälfte der Lösung wurden 2 Gew./Vol.-% der Rutilform von TiO₂ in der viskosen Lösung mit der biologisch aktiven Substanz und Hydroxpropylcellulose unter Verwendung eines Homomixers mit 3000 U/min dispergiert.
Beispiel 3
Herstellung und Analyse der Lösungen der Gruppe III. RP-HPLC wurde mit einem HPLC-System von Bodman Industries durchgeführt, das mit einer 4,6 × 250 mm großen 5-μm-Vydac-201SP54-Säule C18 (Vydac, Hesperia, Californien), einer LabAlliance-Pumpe der Modelle der Serie II oder III, einem UV-VIS-Detektor für 200 bis 1100 nm und einem DStar-Autosampler (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) ausgestattet war. Biologisch aktive Proben der Gruppe III wurden in 0,1 M Kaliumacetat in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 0,5 Gew./Vol.-% zu erhalten. Elutionsprofile wurden unter Verwendung eines Gradientenverfahrens, bei dem die mobile Phase A 0,1 M Kaliumacetat in HPCL-Wasser aufwies (pH-Wert eingestellt auf 4,9 bis 5,2 unter Verwendung von Ameisensäure) und die mobile Phase B 50 Vol.-% in HPCL-Wasser aufwies, bei 245 nm überwacht. Ein Gradient der mobilen Phase B von 5% bis 60 wurde über eine Dauer von 15 Minuten bei einer Durchflußmenge von 1,5 ml/min verarbeitet. Daten wurden unter Verwendung von DataAlly (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) analysiert. Alle Höchstwerte wurden in bezug auf die Basislinie aufgelöst.
Für Permeationsstudien wurden biologisch aktive Substanzen der Gruppe III hergestellt, indem die Substanz in Wasser mit HPLC-Qualität aufgelöst wurde, um eine Endkonzentration von 0,5 Gew./Vol.-% zu ergeben. Dann wurde der Lösung 1 Gew./Vol.-% Hydroxypropylcellulose hinzugefügt, und die Gesamtlösungsmenge wurde halbiert. Bei der zweiten Hälfte der Lösung wurden 2 Gew.-% der Rutilform von TiO₂ in der viskosen Lösung mit der biologisch aktiven Substanz und Hydroxpropylcellulose unter Verwendung eines Homomixers mit 3000 U/min dispergiert.
Beispiel 4
Herstellung und Analyse der Lösungen der Gruppe IV. RP-HPLC wurde an einem HPLC-System von Bodman Industries durchgeführt, das mit einer 4,6 × 250 mm großen 5-μm-Vydac-218TP54-Säule C18 (Vydac, Hesperia, Californien), einer LabAlliance-Pumpe der Modelle der Serie II oder III, einem UV-VIS-Detektor für 200 bis 1100 nm und einem DStar-Rutosampler (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) ausgestattet war. Biologisch aktive Proben der Gruppe IV wurden in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 2 mg/ml Gly-Tyr, 1 mg/ml Val-Tyr-Val, 1 mg/ml Methioninenkephalinacetat, 1 mg/ml Leucinenkephalin und 0,5 mg/ml Agiotensin-II-Acetat zu ergeben. Elutionsprofile wurden bei 215 nm unter Verwendung eines Gradientenverfahrens überwacht, bei dem die mobile Phase A Acetonitril und HPCL-Wasser in einem Verhältnis von 5:95 mit 0,1 Vol.-% TFA aufwies und mobile Phase B Acetonitril und HPCL-Wasser in einem Verhältnis von 75:25 mit 0,1 Vol.-% TFA aufwies. Ein Gradient der mobilen Phase B von 5% bis 30 wurde über eine Dauer von 45 Minuten bei einer Durchflußmenge von 1,5 ml/min verarbeitet. Daten wurden unter Verwendung von DataAlly (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) analysiert. Alle Höchstwerte wurden in bezug auf die Basislinie aufgelöst.
Für Permeationsstudien wurden biologisch aktive Substanzen der Gruppe IV hergestellt, indem die Substanz in HPLC-Wasser gelöst wurde, um Endkonzentrationen von 2 mg/ml Gly-Tyr, 1 mg/ml Val-Tyr-Val, 1 mg/ml Methioninenkephalinacetat, 1 mg/ml Leucinenkephalin und 0,5 mg/ml Agiotensin-II-Acetat zu ergeben. Dann wurde der Lösung ein 1 Gew.-% Hydroxypropylcellulose hinzugesetzt, und die Gesamtlösungsmenge wurde halbiert. Bei der zweiten Hälfte der Lösung wurden Gew.-% der Rutilform von TiO₂ in der viskosen Lösung mit der bologisch aktiven Substanz und Hydroxpropylcellulose unter Verwendung eines Homomixers mit 3000 U/min dispergiert.
Beispiel 5
Herstellung und Analyse der Lösungen der Gruppe V. RP-HPLC wurde an einem HPLC-System von Bodman Industries durchgeführt, das mit einer 4,6 × 250 mm großen 5-μm-Zorbax-Säule C18 (Fisher, Pittsburg, Pennsylvania), einer LabAlliance-Pumpe der Modelle der Serie II oder III, einem UV-VIS-DeteJctor für 200 bis 1100 nm und einem DStar-Autosampler (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) ausgestattet war. Biologisch aktive Proben der Gruppe V wurden in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 0,5 Gew./Vol.-% zu erhalten. Elutionsprofile wurden bei 226 nm in einer mobilen Phase mit 30 Vol.-% Isopropanol in HPLC-Wasser bei einer Durchflußmenge von 1 ml/min unter Verwendung eines isokratischen Verfahrens überwacht. Daten wurden unter Verwendung von DataAlly (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) analysiert. Alle Höchstwerte wurden in bezug auf die Basislinie aufgelöst.
Für Permeationsstudien wurden biologisch aktive Subbstanzen der Gruppe IV hergestellt, indem die Substanz in HPLC-Wasser gelöst wurde, um eine Endkonzentration von 0,5 Gew./Vol.-% zu ergeben. Dann wurde der Lösung 1 Gew./Vol.-Hydroxypropylcellulose hinzugesetzt, und die Gesamtlösungs menge wurde halbiert. Bei der zweiten Hälfte der Lösung wurden 2 Gew.-% der Rutilform von TiO₂ in der viskosen Lösung mit der biologisch aktiven Substanz und Hydroxpropylcellulose unter Verwendung eines Homomixers mit 3000 U/min dispergiert.
Beispiel 6
Herstellung und Analyse der Lösungen der Gruppe VI. RP-HPLC wurde an einem HPLC-System von Bodman Industries durchgeführt, das mit einer 4,6 × 250 mm großen 5-μm-Vydac-214TP54-Säule C4 (Vydac, Hesperia, Californien), einer LabAlliance-Pumpe der Modelle der Serie II oder III, einem UV-VIS-Detektor für 200 bis 1100 nm und einem DStar-Autosampler (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) ausgestattet war. Biologisch aktive Proben der Gruppe VI wurden in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 1 mg/ml zu ergeben. Elutionsprofile wurden bei 232 nm in einer mobilen Phase mit 30 Vol.-% Acetonitril in HPCL-Wasser, dem 0,1 Vol.-% TFA zugefügt wurden, unter Verwendung eines isokratischen Verfahrens überwacht. Die Proben wurden mit einer Durchflußmenge von 1 ml/min verarbeitet. Daten wurden unter Verwendung von DataAlly (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) analysiert. Alle Höchstwerte wurden in bezug auf die Basislinie aufgelöst.
Für Permeationsstudien wurden biologisch aktive Subbstanzen der Gruppe VI hergestellt, indem 1 mg/ml (Aktivität = 27,83 Einheiten/mg) der Substanz in HPLC-Wasser gelöst wurde. Dann wurde der Lösung 1 Gew./Vol.-% Hydroxypropylcellulose hinzugesetzt, und die Gesamtlösungsmenge wurde halbiert. Bei der zweiten Hälfte der Lösung wurden 2 Gew.-% der Rutilform von TiO₂ in der viskosen Lösung mit der biologisch aktiven Substanz und Hydroxpropylcellulose unter Verwendung eines Homomixers mit 3000 U/min dispergiert.
Beispiel 7
Herstellung und Analyse der Lösungen der Gruppe VII. RP-HPLC wurde mit einem HPLC-System von Bodman Industries durchgeführt, das mit einer 4,6 × 250 mm großen 5-μm-Vydac-218TP54-Säule C18 (Vydac, Hesperia, Californien), einer LabAlliance-Pumpe der Modelle der Serie I, einem UV-VIS-Detektor für 200 bis 1100 nm ausgestattet war. Biologisch aktive Proben der Gruppe VII wurden in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 1,0 Gew./Vol.-% zu erhalten. Elutionsprofile wurden bei 215 nm in einer mobilen Phase mit 28 Vol.-% Acetonitril und 0,1% TFA in HPLC-Wasser bei einer Durchflußmenge von 1 ml/min unter Verwendung eines isokratischen Verfahrens überwacht. Daten wurden unter Verwendung von DataAlly (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) analysiert. Alle Höchstwerte wurden in bezug auf die Basislinie aufgelöst.
Für Permeationsstudien wurden biologisch aktive Subbstanzen der Gruppe VII hergestellt, indem 1 g der Substanz in 100 ml HPLC-Wasser gelöst wurde. Dann wurde der Lösung 1 Gew./Vol.-% Hydroxypropylcellulose hinzugefügt, und die Gesamtlösungsmenge wurde halbiert. Bei der zweiten Hälfte der Lösung wurden 2 Gew.-% der Rutilform von TiO₂ in der viskosen Lösung mit der biologisch aktiven Substanz und Hydroxpropylcellulose dispergiert.
Beispiel 8
Herstellung und Analyse der Lösungen der Gruppe VIII. RP-HPLC wurde an einem HPLC-System von Bodman Industries durchgeführt, das mit einer 4,6 μ 250 mm großen 5-μm-Vydac-201SP54-Säule C18 (Vydac, Hesperia, Californien), einer LabAlliance-Pumpe der Modelle der Serie I, einem UV-VIS-Detektor für 200 bis 1100 nm ausgestattet war. Biologisch aktive Proben der Gruppe VIII wurden in HPCL-Wasser gelöst, um eine Endkonzentration von 1 mg/ml zu ergeben. Elutionsprofile wurden bei 405 nm in einer mobilen Phase mit 40 Vol.-% Acetonitril in HPLC-Wasser, pH-Wert eingestellt bei 3,8 unter Verwendung von Eisessig, mit einer Durchflußmenge von 1 ml/min unter Verwendung eines isokratischen Verfahrens überwacht. Daten wurden unter Verwendung von DataAlly (Bodman Industries, Aston, Pennsylvania) analysiert. Alle Höchstwerte wurden in bezug auf die Basislinie aufgelöst.
Für Permeationsstudien wurden biologisch aktive Substanzen der Gruppe VIII hergestellt, indem die Substanz in HPLC-Wasser gelöst wurde. Dann wurde der Lösung 1 Gew./Vol.-% Hydroxypropylcellulose hinzugesetzt, und die Gesamtlösungsmenge wurde halbiert. Bei der zweiten Hälfte der Lösung wurden 2 Gew.-% der Rutilform von TiO₂ in der viskosen Lösung mit der biologisch aktiven Substanz und Hydroxpropylcellulose dispergiert.
Beispiel 9
Bedingungen, die verwendet wurden, um die transdermale Abgabe der biologisch aktiven Substanzen an menschlicher Leichenhaut zu prüfen. Untenstehende Tabelle 3 kennzeichnet die Bedingungen, zusammen mit den entsprechenden Abkürzungen, die in der Messung der Permeationsabsorption für in Tabelle 1 aufgelistete Verbindungen verwendet wurden.
Da umgebendes inkohärentes Fluoreszenzlicht in den meisten künstlich beleuchteten und natürlichen Umgebungen vorhanden ist, wurde der Einfluß von umgebenden inkohärentem Fluoreszenzlicht auf die transdermale Abgabe geprüft und in untenstehender Tabelle 3 (siehe Beschreibungen für Ctrl, Ctrl-TiO₂, Dunkel und Dunkel-TiO₂ in Tabelle 3) als "Kontrollproben" gekennzeichnet. Um Bedingungen zu erzeugen, bei denen kein Umgebungslicht vorhanden war, wurden Proben mit Aluminiumfolie abgeschirmt.
Die Versuche wurden durchgeführt, indem eine Lösung, die die biologisch aktive Substanz in der Donorzelle der Franzschen Vorrichtung enthielt, direkt in Kontakt mit der "Spalthaut" der Spenderleiche gebracht wurde, wobei die Donorzelle und die Empfängerzelle getrennt wurden. Um aktiven Transport zu prüfen, wurde die Lösung entweder mit pulsierendem inkohärentem Licht aus der Umgebung oder von einer Stromquelle, die mit einem oder mehreren LEDs ausgestattet war, beleuchtet. Beim aktiven Transport geprüfte Variablen waren u. a. Wellenlänge, Impulsrate, Tastverhältnis, Zugabe von Photokatalysator und Zeit. Perkutanabsorptionswerte wurden in Einheiten von Mikrogramm pro Quadratfläche pro Belichtungsstunde der Donor-/Empfängerzelle angegeben. Diese Daten sind in den hierin enthaltenen Beispielen 10 bis 21 aufgeführt.
Tabelle 3: Abkürzungen und Versuchsbedingungen
Beispiel 10
Wirkung von Umgebungslicht auf die transdermale Abgabe verschiedener Verbindungen. Perkutanabsorption der in Tabelle 1 aufgeführten Verbindungen 1 bis 19 wurde unter Dunkel-, Ctrl- und Ctrl-TiO₂-Bedingungen (siehe 4) geprüft. Diese Daten zeigen eine Basislinienpermeation der oben angegebenen Verbindungen mit und ohne umgebendes Fluoreszenzlicht. In einigen Verbindungen hatte das umgebende Fluoreszenzlicht der Labordeckenlampen eine signifikante Wirkung auf die Permeation beispielsweise der Verbindungen 3 und 7. Weiterhin können auch 2 Gew.-% TiO₂ eine signifikante Wirkung auf die Verbindungen (siehe Verbindungen 5, 6 und 10) haben. 4 veranschaulicht auch, daß die Verbindungen 11 bis 19, die Peptide, Hormone oder Proteine sind, mit und ohne Umgebungslicht oder bei Vorhandensein von TiO₂ und Umgebungslicht nicht signifikant permeiert werden.
Zwei Gruppen von Daten wurden für Verbindungen 2 und 4 angegeben, und drei Gruppen von Daten wurden für Verbindung 3 angegeben. Die Permeationunterschiede ähnlicher Proben können sich aus einer Anzahl von Faktoren ergeben. Zum Beispiel kann sich die Dermisschicht der Spalthaut von Spender zu Spender unterscheiden. Wenn die Dermisschicht aufgrund des Alters, der Behandlung über die Zeit usw. besonders dünn ist, kann sich während des Versuches ein Loch bilden oder vorhanden sein, oder das pulsierende Licht kann auf ein Transappendix wie etwa ein Haarfollikel, eine Talgdrüse und Schweißbahn gerichtet sein, wodurch unter Versuchsbedingungen eine schnelle Permeation mit dem biologisch aktiven Wirkstoff ermöglicht wird. Tabelle 4: Vergleich der Verbindungen zur transdermalen Abgabe, gemessen mit und ohne Umgebungslicht
Beispiel 11
Tabelle.5 und 5 veranschaulichen die Permeation von Hormonen bei einer Impulsrate von 24 Hz entweder mit 350 nm oder 405 nm Wellenlänge. Diese Daten zeigen, daß Hormone mit 350 nm bei 24 Hz mit einem Tastverhältnis von 75% in einem größeren Ausmaß permeieren als mit 405 nm bei 24 Hz mit einem Tastverhältnis von 75 %. Tabelle 5: Wirkung von Wellenlänge auf die transdermale Abgabe von Hormonen bei einer Impulsrate von 24 Hz
Beispiel 12
Tabelle 6 und 6 veranschaulichen die Permeation mit 350 nm bei einer Impulsrate von 1,7 Hz, 9,7 Hz oder 24 Hz. Diese Daten zeigen, daß eine Impulsrate von 24 Hz eine signifikantere Wirkung auf die Permeation der Hormone 16, 17 und 18 hat als Impulsraten von 1,7 und 9,7 Hz. Tabelle 6: Wirkung der Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Hormonen bei verschiedenen Impulsraten
Beispiel 13
Tabelle 7 und 7 veranschaulichen die Wirkung von 2% TiO₂ und der Impulsrate auf die Permeation von Vitaminen mit 350 nm. Eine Zugabe von 2% TiO₂ erhöhte die Permeation von Vitamin C und seinen Derivaten, wenn pulsierendes inkohärentes Licht verwendet wurde. Das Ergebnis, das mit Verbindung 3, Ascorbinsäure, erzielt worden ist, ist von besonderem Interesse, da diese Verbindung nicht ohne weiteres mit transdermalen Abgabeverfahren permeiert. Hier bewirkte die Zugabe von 2% TiO₂ bei 1,7 Hz eine verbesserte Permeation. Tabelle 7: Wirkung von Photokalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Vitamin C und seinen Derivaten mit 350 nm
Beispiel 14
Tabelle 8 und 8 veranschaulichen die Wirkung von TiO₂ und der Impulsrate auf die Permeation von Vitaminen mit 405 nm. Transdermale Abgabe der Verbindungen 5, 6 und 10 wird mit TiO₂ verbessert, besonders bei den Proben von Ctrl, 1,7 und 9,7 Hz. Vergleicht man 7 und 8, so permeiert Verbindung 3 die Hautprobe bei 1, 7 Hz in einem größeren Ausmaß als bei 9,7 Hz und 405 nm. Tabelle 8: Wirkung von Photokalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Vitamin C mit 405 nm
Beispiel 15
Tabelle 9 und 9 zeigen die Wirkung von TiO₂ und Impulsrate auf die Permeation von Verbindung 19, Insulin, mit 350 nm. In allen Fällen verbessert das TiO₂ die Abgabe der Insulinpermeation. Diese Daten sind signifikant, weil das Mole kulargewicht von Insulin 5,733 ist, ein Gewicht, das üblicherweise für eine erfolgreiche transdermale Abgabe zu hoch ist. Tabelle 9: Wirkung von Photokalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Insulin mit 350 nm
Beispiel 16
Tabelle 10 und 10 veranschaulichen die Wirkung der Impulsrate auf die Permeation von Peptiden mit 405 nm. Es wurde bemerkt, daß das kleinste Peptid, Verbindung 11, bei keiner hierin verwendeten Impulsrate permeierte, während die anderen Peptide bei bestimmen Pulsraten erhöhte Permeation zeigten, zum Beispiel Verbindung 12 bei 9,7 Hz, Verbindung 12 bei 1,7 Hz und Verbindung 14 bei 1,7 Hz. Tabelle 10: Wirkung der Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Peptided mit 405 nm
Beispiel 17
Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Enkephalinen. Die Permeation von Methioninenkephalinacetat (Verbindung 13 in Tabelle 1) und Leucinenkephalin (Verbindung 14 in Tabelle 1) wurde unter verschiedenen Bedingungen geprüft, einschließlich Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate. Tabelle 11 und 11A und 11B veranschaulichen die Permeation der Verbindungen 13 bzw. 14 unter diesen verschiedenen Bedingungen. Man beachte, daß jede Probe doppelt geprüft wurde und der Durchschnittswert für jede geprüfte Bedingung angegeben wurde (siehe Tabelle 11). Diese Daten zeigen, daß eine Impulsrate von 24 Hz die Permeation bei den Verbindungen 13 und 14 vorteilhafter beeinflußt als die von 80 Hz. Tabelle 11: Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Enkephalinen

* Man beachte, daß die Impulsrate nicht für Kontrollproben gilt, z.B. Tag, Tag-TiO₂, Dunkel und Dunkel-TiO₂.

Zusätzlich zu den Versuchsverbindungen 13 und 14 bei Dunkelheit und mit festgelegten Wellenlängenbereichen wurde die Permeation dieser Proben auch bei natürlichem Licht ohne Impuls geprüft. Das Ziel war, die Wirkung zu bestimmen, die natürliches Licht auf die Permeation von biologisch aktiven Substanzen durch die Hautoberfläche hat. Die Wirkung von natürlichem Licht auf die Permeation ist bei Verbindung 14 ausgeprägter als bei Verbindung 13.
Um Daten auszuwerten, die an verschiedenen Hautproben erzielt wurden, war es erforderlich, ein standardisiertes Verfahren für den Vergleich von Permeationswerten zu entwickeln. Dazu wurden die Mengen, die bei Dunkelheit permeierten, von den Mengen, die bei Tageslicht oder bei einer bestimmten Wellenlänge permeierten, subtrahiert. Die prozentuale Zunahme der Permeation wurde dann mit Gleichung 1 berechnet:
wobei die Basislinienmenge die Permeationsmenge bei Dunkelheit oder Dunkel-TiO₂-Kontrollproben ist, je nachdem, ob ein Photokatalysator vorhanden war oder nicht. Tabelle 12 führt die prozentuale Zunahme oder Abnahme der Permeation bei den Verbindungen 13 und 14 auf, die aus den Werten in Tabelle 11 und Gleichung 1 berechnet sind. 12(A) bis (C) entsprechen den prozentualen Permeationszunahmen der Verbindungen 13 und 14, wie in Tabelle 12 gezeigt. Tabelle 12: Prozentuale Zunahme oder Abnahme der Permeation als eine Funktion von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate bei Enkephalinen

Die mit Gleichung 1 berechnete prozentuale Zunahme oder Abnahme der Permeation wird in 12 (A) bis (C) gezeigt. Zum Beispiel veranschaulicht 12A, daß nach Basislinienanpassung die Zugabe von TiO₂ als der Photokatalysator die Hautpermeation von Verbindung 13 bei 24 Hz wesentlich erhöht. Im Gegensatz dazu veranschaulicht 12B, daß die Zugabe von TiO₂ zu Verbindung 13 nicht zu einer signifikanten Zunahme oder Abnahme der Hautpermeation dieser Verbindung bei 80 Hz führt. Gemäß diesen Daten fand die signifikanteste Zunahme der Permeation mit etwa 390 nm in Verbindung 13 (mit oder ohne TiO₂) bei 80 Hz statt, wogegen die höchste Zunahme der Permeation für Verbindung 13 mit etwa 405 nm (mit TiO₂) bei 24 Hz stattfand. Entsprechend zeigt 12C, daß der höchste Permeationswert für Verbindung 14 bei 24 Hz und 405 nm (mit TiO₂) vorkam. Weiterhin verhält sich Verbindung 14 insofern ähnlich wie Verbindung 13, als die Zugabe von TiO₂ die Permeation von Verbindung 14 bei 24 Hz unterstützt, aber diese Permeation nicht unbedingt bei 80 Hz unterstützt.
Beispiel 18
Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Kleinpeptiden. Die Permeation von Gly-Tyr (Verbindung 11 in Tabelle 1) und Val-Tyr-Val (Verbindung 12 in Tabelle 1) wurde unter verschiedenen Bedingungen geprüft, einschließlich Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate. Tabelle 13 und 13A und 13B veranschaulichen die Permeation der Verbindungen 11 bzw. 12 unter diesen verschiedenen Bedingungen. Man beachte, daß jede Probe doppelt geprüft wurde und der Durchschnittswert für jede in Tabelle 13 geprüfte Bedingung aufgeführt wurde. Diese Daten zeigen, daß bei Verbindung 11 eine Impulsrate von 24 Hz die Permeation vorteilhafter beeinflußt als 80 Hz. 13B zeigt, daß die größte Permeationsmenge bei Verbindung 12 bei 350 oder 390 nm vorkam, beide Proben ohne TiO₂. Obwohl Verbindung 12 eine erhöhte Permeation mit 350 und 390 nm bei 24 Hz hat, hat Verbindung 12 eine größere Zunahme der Permeation mit Wellenlängen von 405 und 450 nm bei 80 Hz (siehe 13B). Auch bei diesen höheren Wellenlängen zeigt die Zugabe von TiO₂ zu Verbindung 12 bei 24 Hz eine leichte Permeationsverringerung, während die Zugabe von TiO₂ zu Verbindung 12 bei 80 Hz keine signifikante Veränderung der Permeation zeigt.
Tabelle 13: Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Gly-Tyr und Val-Tyr-Val

Verbindungen 11 und 12 wurden auch bei natürlichem Licht ohne Impuls geprüft. Die Wirkung von natürlichem Licht auf die Permeation von Verbindungen 11 und 12 war ähnlich und außerdem waren die Permeationswerte in der gleichen Reihenfolge wie die der Dunkel-Kontrollproben.
Tabelle 14: Prozentuale Zunahme oder Abnahme der Permeation als eine Funktion von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate bei Gly-Tyr und Val-Tyr-Val,

Die mit Gleichung 1 berechnete prozentuale Zunahme oder Abnahme der Permeation ist in 14A und 14B gezeigt. Zum Beispiel veranschaulicht 14A, daß nach Basislinienanpassung die Zugabe von TiO₂ als der Photokatalysator die Hautpermeation von Verbindung 11 bei 80 Hz wesentlich erhöht. Dies scheint im Gegensatz zu den in 13A gezeigten Daten zu stehen, wo Verbindung 11 bei 24 Hz in größerem Ausmaß zu permeieren scheint. Die Unterschiede, die zwischen diesen Daten gruppen auftreten, sind auf die Unterschiede bei den Hautproben zurückzuführen, d. h. der Hautprobenunterschied wird nach Basislinienanpassung gemittelt, um einen genaueren Permeationswert zu ergeben. Zusätzlich veranschaulicht 14B, daß bei Wellenlängen von 390 nm und darüber Verbindung 12 mit 80 Hz gegenüber 24 Hz in einem größeren Maß permeiert. Es gibt tatsächlich eine Zunahme der Permeation bei Verbindung 12 mit 24 Hz bei den Proben von 405 und 450 nm.
Beispiel 19
Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Insulin. Die Permeation von Insulin (Verbindung 19 in Tabelle 1) wurde auch unter verschiedenen Bedingungen geprüft, einschließlich Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate. Tabelle 15 und 15A veranschaulichen die Permeation von Verbindung 19 unter diesen verschiedenen Bedingungen. Man beachte, daß jede Probe doppelt geprüft wurde und der Durchschnittswert für jede in Tabelle 15 geprüfte Bedingung aufgeführt wurde. Diese Daten zeigen, daß niedrigere Impulsraten zu geringerer Permeation führen, daß aber nach Standardisierung mit Gleichung 1 die niedrigste Impulsrate von 8 Hz bewirkte, daß Insulin am meisten absorbiert wurde (siehe Tabelle 16 und 15B). Die Wirkung von natürlichem Licht auf die Permeation von Verbindung 19 wurde auch geprüft und in Tabellen 15 und 16 und 5A und 15B gezeigt. Tabelle 15: Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Insulin

Beispiel 20
Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Lidocain. Die Permeation von Lidocain (Verbindung 20 in Tabelle 1) wurde auch unter verschiedenen Bedingungen geprüft, einschließlich Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate. Tabelle 17 und 16A veranschaulichen die Permeation von Verbindung 20 unter diesen verschiedenen Bedingungen. Man beachte, daß jede Probe doppelt geprüft wurde und der Durchschnittswert für jede geprüfte Bedingung angegeben wurde (siehe Tabelle 17). Diese Daten zeigen, daß eine Impulsrate von 24 Hz und die Zugabe von TiO₂ die Permeation von Verbindung 20 durch eine Hautoberfläche unterstützt. Wiederum sehen die Daten nach Basislinienanpassung unter Verwendung von Gleichung 1 (siehe Tabelle 18 und 16B) insofern etwas anders aus, als eine Impulsrate von 8 Hz und die Zugabe von TiO₂ die Permeation von Verbindung 20 in der Haut zu verbessern scheint. Tabelle 17: Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Lidocain

Zusätzlich zu den obigen Permeationsdaten wurde mit Verbindung 20 auch eine kinetische Studie durchgeführt. Zum Beispiel wurde die Permeation (μg/cm²) als Funktion der Zeit überwacht (siehe Tabelle 19 und 17). Für diesen Versuch wurden nebeneinanderliegende Franzsche Zellen verwendet, und eine LED von 405 nm wurde in die Donorzellenlösung getaucht. Teilmengen von 250 μl wurden aus der Empfängerzelle entfernt, während gleichzeitig 250 μl HPLC-Wasser an die Donorzelle zurückgegeben wurde. Die Daten zeigen eine Zeitverzögerung und einen steilen Anstieg, wobei der 24-Stunden-Punkt möglicherweise einer Kurvenänderung entspricht. Zusätzlich bewirkte das Eintauchen der LED in die Donorlösung, daß ein größerer Teil der Verbindung 20 die Haut permeierte, wenn die Verbindung lediglich mit. einer LED gepulst wurde, die nicht mit der Lösung in Kontakt war. Tabelle 19: Permeation als Funktion von Zeit bei Lidocain
Beispiel 21
Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Amphotericin B. Die Permeation von Amphotericin B (Verbindung 21 in Tabelle 1) wurde auch unter verschiedenen Bedingungen geprüft, einschließlich Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate. Tabelle 20 und 18A veranschaulichen die Permeation von Verbindung 21 unter diesen verschiedenen Bedingungen. Man beachte, daß jede Probe doppelt geprüft wurde und der Durchschnittswert für jede in Tabelle 20 geprüfte Bedingung angegeben wurde. Diese Daten zeigen, daß höhere Wellenlängen, d. h. 390 nm, 405 nm und 450 nm, und eine höhere Impulsrate von 80 Hz die Permeation der Verbindung 21 unterstützen werden. Jedoch führte eine Impulsrate von 24 Hz, eine Wellenlänge von 405 nm und eine Zugabe von TiO₂ zu Verbindung 21 zu verbesserter Permeation. Nach Basislinienanpassung unter Verwendung von Gleichung 1 (siehe Tabelle 21 und 18B) bestätigen diese Daten auch, daß die Impulsrate von 24 Hz, die Wellenlänge von 405 nm und die Zugabe von TiO₂, das in Verbindung mit Verbindung 21 verwendet wird, die größte prozentuale Permeationszunahme erzielte. Daten in Tabelle 21 veranschaulichen auch, daß im allgemeinen eine Impulsrate von 80 Hz gegenüber den Impulsraten von 8 Hz und 24 Hz zu größeren Zunahmen der Permeation führte. Tabelle 20: Wirkung von Wellenlänge, Photokatalysator und Impulsrate auf die transdermale Abgabe von Amphotericin B

Obwohl die vorstehende Erfindung ziemlich ausführlich durch Veranschaulichung und Beispiele zum besseren Verständnis beschrieben worden ist, ist für den Fachmann ohne weiteres verständlich, daß bestimmte Änderungen und Modifikationen daran möglich sind, ohne den Schutzbereich der hierin gemachten Offenbarung, einschlielich der beigefügten Ausführungsformen, zu verlassen.

Claims

Vorrichtung zur photokinetischen transdermalen Abgabe, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Generator, der einen oszillierenden elektrischen Impuls bereitstellt; mindestens eine lichtemittierende Diode, die den oszillierenden elektrischen Impuls empfängt und mit Bereitstellung eines inkohärenten Lichts antwortet; und eine Donorzelle, die eine Lösung mit einer biologisch aktiven Substanz und einem Lösungsmittel enthält; wobei die Donorzelle so positioniert ist, daß das inkohärente Licht empfangen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Generator ein im Wiederholzyklus arbeitender Rechteckwellenimpulsgenerator ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer Lichtmatte, wobei mindestens eine lichtemittierende Diode in die Lichtmatte eingebettet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtmatte aus einem optisch klaren Material besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das optisch klare Material Poly(methylmethacrylat) oder Silicongummi ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die lichtemittierende Diode Licht mit einer Wellenlänge emittiert, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus 350 nm, 390 nm, 405 nm und 450 nm besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lösung ferner ein Geliermittel aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lösung ferner einen Photokatalysator aufweist.
In-vitro-Verfahren zur photokinetischen Abgabe mit den Schritten: Herstellen einer Lösung mit einer biologisch aktiven Substanz und einem Lösungsmittel; Aufbringen der Lösung auf eine Zelloberfläche; Beleuchten der Lösung auf der Zelloberfläche mit einem pulsierenden inkohärenten Licht mit einer gewählten Wellenlänge und Impulsrate und einem gewählten Tastverhältnis mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und Zulassen, daß die Lösung die Zelloberfläche permeiert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Lösung ferner ein Geliermittel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Lösung ferner einen Photokatalysator aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei die biologisch aktive Substanz aus der Gruppe gewählt ist, die aus Chemikalien, Arzneimitteln, Antibiotika, Peptiden, Hormonen, Proteinen, DNA, RNA und Gemischen daraus besteht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Chemikalien eine polare oder eine nichtpolare Verbindung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die polare Verbindung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Theophyllin-7-Essigsäure, Natriumascorbylphosphat, Ascorbinsäure, Ascorbylpalmitat, Pyridoxin, Nicotinsäure und Lidocain besteht.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die nichtpolare Verbindung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Theobromin, Theophyllin, Koffein und Nicotinamid besteht.
Verfahren nach Anspruch 12, 13, 14 oder 15, wobei das Arzneimittel aus der Gruppe gewählt ist, die aus Analgetika, Anästhetika, Antazida, angstlösenden Arzneimitteln, Antiarrhythmika, antibakteriellen Mitteln, Antibiotika, Antikoagulanzien und thrombolytischen Mitteln, Antikonvulsiva, Antidepressiva, Antidiarrhöika, Antiemetika, Antimykotika, Antihistaminen, Antihypertonika, entzündungshemmenden Mitteln, Antieoplastika, Antipsychotika, Antipyretika, Virostatika, Barbituraten, Beta-Blockern, Bronchodilatoren, Kälteheilmitteln, Corticosteroiden, hustenlösenden Mitteln, Zytotoxika, Abschwellung bewirkenden Mitteln, Diuretika, Expektoranzien, Hormonen, hypoglykämischen Mitteln, Immunsuppressiva, Laxativa, Muskelrelaxanzien, Sedativa, Sexualhormonen, Schlafmitteln, Tranquillanzien und Vitaminen besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Peptid aus der Gruppe gewählt ist, die aus Gly-Tyr, Val-Tyr-Val, Tyr-Gly-Gly-Phe-Met (Seq.-Id. Nr. 1), Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu (Seq.-Id. Nr. 2) und Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe (Seq.-Id. Nr. 3) besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Hormon aus der Gruppe gewählt ist, die aus Methioninenkephalinacetat, Leucinenkephalin, Angiotensin-II-Acetat, β-Östradiol, Methyltestosteron und Progesteron besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei das Protein aus der Gruppe gewählt ist, die aus Enzymen, Nichtenzymen, Antikörpern und Glycoproteinen besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Geliermittel aus der Gruppe gewählt ist, die aus Hydroxyethylcellulose, Natrasol^®, Pektinen, Agar, Alginsäure und ihren Salzen, Guaran, Pektin, Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, Cellulose und ihren Derivaten, Propylencarbonat, Polyethylenglycol, Hexylenglycol-Natriumcarboxymethylcellulose, Polyacrylaten, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymeren, Pluronika, Holzwachsalkoholen und Tyloxapol besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei der Photokatalysator eine Bandabstandsenergie zwischen etwa 2,9 eV und etwa 3,2 eV hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, wobei der Photokatalysator eine Rutilform von Titandioxid ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, wobei der Photokatalysator eine Anatasform von Titandioxid ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 23, wobei das Lösungsmittel ein wäßriges oder ein organisches Lösungsmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das wäßrige Lösungsmittel Wasser ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das wäßrige Lösungsmittel eine wäßrige Ethyllactat- oder Propylenglycollösung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 26, wobei die Zelloberfläche eine Zellmembran ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 27, wobei das pulsierende inkohärente Licht aus der Gruppe gewählt ist, die aus fluoreszierendem, ultraviolettem, sichtbarem, nahinfrarotem und Halogenlicht besteht.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das fluoreszierende Licht einen Wellenlängenbereich von etwa 260 nm bis etwa 760 nm hat.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das ultraviolette Licht einen Wellenlängenbereich von etwa 340 nm bis etwa 900 nm hat.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das sichtbare Licht einen Wellenlängenbereich von etwa 340 nm bis etwa 900 nm hat.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das nahinfrarote Licht einen Wellenlängenbereich von etwa 340 nm bis etwa 900 nm hat.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Halogenlicht einen Wellenlängenbereich von etwa 340 bis etwa 900 nm hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 28, wobei die Wellenlänge aus der Gruppe gewählt ist, die aus 350 nm, 390 nm, 405 nm und 450 nm besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 34, wobei die Impulsrate zwischen etwa 1,7 Impulsen/s und etwa 120 Impulsen/s liegt.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Impulsrate zwischen etwa 1,7 Impulsen/s und etwa 80 Impulsen/s liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 36, wobei das Tastverhältnis zwischen etwa 50% und etwa 75% liegt.
Verwendung einer biologisch aktiven Substanz zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung zur Verwendung bei der photokinetischen transdermalen Abgabe der biologisch aktiven Substanz unter Verwendung von pulsierendem inkohärentem Licht, wobei die Zusammensetzung die biologisch aktive Substanz, ein Lösungsmittel, ein Geliermittel und einen Photokatalysator aufweist, wobei der Photokatalysator eine Bandabstandsenergie zwischen etwa 2,9 eV und etwa 3,2 eV hat.
Verwendung nach Anspruch 38, wobei der Photokatalysator in der Zusammensetzung in einer Konzentration zwischen 0,001 Gew.-% und 20 Gew.-% vorhanden ist.
Verwendung nach Anspruch 38 oder 39, wobei die biologisch aktive Substanz in der Zusammensetzung in einer Konzentration zwischen etwa 0,01% und etwa 2 Gew./Vol.-% vorhanden ist.
Verwendung nach Anspruch 38, 39 oder 40, wobei das Geliermittel in der Zusammensetzung in einer Konzentration zwischen 0,1% und 10 Gew./Vol.-% vorhanden ist.
Verwendung nach Anspruch 38, 39, 40 oder 41, wobei die biologisch aktive Substanz aus der Gruppe gewählt ist, die aus Chemikalien, Arzneimitteln, Antibiotika, Peptiden, Hormonen, Proteinen, DNA, RNA und Gemischen daraus besteht.
Verwendung nach Anspruch 42, wobei die Chemikalien eine polare oder eine nichtpolare Verbindung aufweisen.
Verwendung nach Anspruch 43, wobei die polare Verbindung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Theophyllin-7-Essigsäure, Natriumascorbylphosphat, Ascorbinsäure, Ascorbylpalmitat, Pyridoxin, Nicotinsäure und Lidocain besteht.
Verwendung nach Anspruch 43 oder 44, wobei die nichtpolare Verbindung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Theobromin, Theophyllin, Koffein und Nicotinamid besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 42 bis 45, wobei das Arzneimittel aus der Gruppe gewählt ist, die aus Analgetika, Anästhetika, Antazida, angstlösenden Arzneimitteln, Antiarrhythmika, antibakteriellen Mitteln, Antibiotika, Antikoagulanzien und thrombolytischen Mitteln, Antikonvulsiva, Antidepressiva, Antidiarrhöika, Antiemetika, Antimykotika, Antihistaminen, Antihypertonika, entzündungshemmenden Mitteln, Antieoplastika, Antipsychotika, Antipyretika, Virostatika, Barbituraten, Beta-Blockern, Bronchodilatoren, Kälteheilmitteln, KortiKosteroiden, hustenlösenden Mitteln, Zytotoxika, Abschwellung bewirkenden Mitteln, Diuretika, Expektoranzien, Hormonen, hypoglykämischen. Mitteln, Immunsuppressiva, Laxativa, Muskelrelaxanzien, Sedativa, Sexualhormonen, Schlafmitteln, Tranquillanzien und Vitaminen besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 42 bis 45, wobei das Peptid aus der Gruppe gewählt ist, die aus Gly-Tyr, Val-Tyr-Val, Tyr-Gly-Gly-Phe-Met (Seq.-Id. Nr. 1), Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu (Seq.-Id. Nr. 2) und Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe (Seq.-Id. Nr. 3) besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 42 bis 45, wobei das Hormon aus der Gruppe gewählt ist, die aus Methioninenkephalinacetat, Leucinenkephalin, Angiotensin-II-Acetat, β-Östradiol, Methyltestosteron und Progesteron besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 42 bis 45, wobei das Protein aus der Gruppe gewählt ist, die aus Enzymen, Nichtenzymen, Antikörpern und Glycoproteinen besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 38 bis 49, wobei das Geliermittel aus der Gruppe gewählt ist, die aus Hydroxyethylcellulose, Natrasol^®, Pektinen, Agar, Alginsäure und ihren Salzen, Guaran, Pektin, Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, Cellulose und ihren Derivaten, Propylencarbonat, Polyethylenglycol, Hexylenglycol-Natriumcarboxymethylzellulose, Polyacrylaten, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymeren, Pluronika, Holzwachsalkoholen und Tyloxapol besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 38 bis 50, wobei der Photokatalysator eine Bandabstandsenergie zwischen etwa 2,9 eV und etwa 3,2 eV hat.
Verwendung nach einem der Ansprüche 38 bis 51, wobei der Photokatalysator eine Rutilform von Titandioxid ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 38 bis 51, wobei der Photokatalysator eine Anatasform von Titandioxid ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 38 bis 53, wobei das Lösungsmittel ein wäßriges oder ein organisches Lösungsmittel ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 38 bis 54, wobei das wäßrige Lösungsmittel Wasser ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 38 bis 55, wobei das wäßrige Lösungsmittel eine wäßrige Ethyllactat- oder Propylenglycollösung ist.