DE102006051035A1

DE102006051035A1 - Dermatologische Zubereitung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102006051035A1
Application number: DE102006051035A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Bertau; Rico Berthold; Edwin Prof. Dr. Kroke; Michael Prof.Dr. Schlömann
Original assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Current assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-04-24

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine dermatologische Zubereitung zur Anwendung in der Medizin und Kosmetik, mindestens enthaltend einen Photokatalysator, ausgewählt aus ZnO, TiO2, Übergangsmetallkomplexen, enthaltend Ti oder Zr, Übergangsmetalloxiden, Übergangsmetallnitriden, Übergangsmetallcarbiden, Übergangsmetalloxycarbiden, Übergangsmetalloxynitriden, Übergangsmetallcarbonitriden, Übergangsmetallsulfiden, Übergangsmetallboriden, Si, SiC oder Halbleiter-Nanopartikeln, ausgewählt aus TiO2 (Rutil und/oder Anatas), TiOxNy, TiOxCy, ZrO2, ZrOxNy, SrTiO3, FeTiO3, SnO2, ZnS, Nb2O5, WO3, MoS2 sowie ggf. Zusatzkomponenten und Füllstoffe, sowie deren Verwendung zur Reinigung und/oder Desinfektion von Wunden und/oder offenen Entzündungen, zur Vermeidung oder Entfernung organisch-chemischer Verunreinigungen und/oder mikrobieller Besiedlungen und deren Rückstände oder zur Abtragung von Hautunreinheiten und abgestorbenen Hautschichten. Anwendungsgebiete der Erfindung sind Medizin und Kosmetik, insbesondere alle Bereiche der medizinischen Versorgung, in denen Gewebsnekrosen auftreten, sowie die Entfernung von Hautunreinheiten und abgestoßenen Hautschichten (Peeling) oder unerwünschten Hornhautpartikeln.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine dermatologische Zubereitung, mindestens enthaltend einen Photokatalysator ausgewählt aus ZnO, TiO₂, Übergangsmetallkomplexen enthaltend Ti oder Zr, Übergangsmetalloxiden, Übergangsmetallnitriden, Übergangsmetallcarbiden, Übergangsmetalloxycarbiden, Übergangsmetalloxynitriden, Übergangsmetallcarbonitriden, Übergangsmetallsulfiden Übergangsmetallboriden, Si, SiC oder Halbleiter-Nanopartikeln ausgewählt aus TiO₂ (Rutil und/oder Anatas), TiO_xN_y, TiO_xC_y, ZrO₂, ZrO_xN_y, SrTiO₃, FeTiO₃, SnO₂, ZnS, Nb₂O₅, WO₃, MoS₂ sowie ggf. Zusatzkomponenten und Füllstoffe, sowie deren Verwendung zur Reinigung und/oder Desinfektion von Wunden und/oder offenen Entzündungen, zur Vermeidung oder Entfernung organisch-chemischer Verunreinigungen und/oder mikrobieller Besiedlungen und deren Rückstände oder zur Abtragung von Hautunreinheiten und abgestorbenen Hautschichten. Anwendungsgebiete der Erfindung sind Medizin und Kosmetik, insbesondere alle Bereiche der medizinischen Versorgung, in denen Gewebsnekrosen auftreten, sowie die Entfernung von Hautunreinheiten und abgestoßenen Hautschichten (Peeling) oder unerwünschten Hornhautpartikeln.
Die Desinfektion und Ausheilung tiefer Wunden, offener Entzündungen und Geschwüre sind auch heute noch oft ein Problem, da sich darin leicht Mikroorganismen ansiedeln können.
Nekrosen sind typisch bei chronischen Wunden des Gangrän, beim diabetischen Gangrän (diabetischer Fuß) oder beim Dekubitus (Druckgeschwür). Ein Dekubitus entsteht, wenn Pflegebedürftige zu lange auf derselben Hautstelle liegen oder sitzen. Bedingt durch den Auflagedruck kommt es zu einer Mangelversorgung des Gewebes, was letztendlich zur Schädigung von Hautschichten bis zu Gewebsnekrosen führen kann. Nach vorsichtigen Schätzungen entwickeln ca. 400 000 Menschen in Deutschland jährlich einen Dekubitus (Gesundheitsberichterstattung des Bundes, Heft 12, Dekubitus, Robert-Koch-Institut, 2002). Gangräne entstehen aufgrund von Durchblutungsstörungen. Die entsprechenden Gewebebereiche werden nicht mehr ausreichend ernährt und sterben ab.
Gewebsnekrosen stellen für den Patienten ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar. Durch die bakterielle Tätigkeit im nekrotisierenden Gewebe und die damit verbundene Ausscheidung mikrobieller Toxine in die Wunde sowie das Fortschreiten der Nekrose infolge Freisetzung proteolytischer Enzyme durch die Mikroorganismen ist schnelles Handeln geboten. Ein Schwerpunkt der ärztlichen Tätigkeit liegt dabei im vollständigen chirurgischen Entfernen der Nekrose einerseits, wobei optimale Wundsterilität herzustellen ist, und in der Auffrischung der Wunde andererseits, um eine schnelle Wundheilung zu ermöglichen. Bei der Abtragen der Nekrosen durch Fliegenmaden. Dies wird von Patienten jedoch oft als unangenehm empfunden. In beiden Fällen sind Begleitinfektionen jedoch nicht auszuschließen, da Nekrosen, wie insbesondere Gangräne, in der Regel durch schlechte Gewebsversorgung gekennzeichnet sind. Daher müssen zusätzlich heilungsfördernde Medikationen eingesetzt werden.
Das Abschälen abgestoßener Hautschichten erfolgt zumeist mittels Laserpeeling. Dies ist ein sehr aufwändiger Prozess für den Patienten, der aber in seiner Präzision gerade im Gesichtsbereich durch ein reines Scheuerpeeling mit entsprechenden Lotionen nicht zu ersetzen ist. Des weiteren existieren chemische Peelings, meist auf Säurebasis, wobei aber nicht jeder Patient dazu geneigt sein wird, sich derartigen Stoffen auszusetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Mittel anzugeben, das es erlaubt, nekrotisches bzw. zur Entfernung vorgesehenes Gewebsmaterial schnell und schonend unter desinfizierenden Bedingungen zu entfernen und gewebsschonend, d.h. mit geringer Eindringtiefe, die Wunde aufzufrischen und bereits bei der Gewebeentfernung in Wunden die Voraussetzungen für eine verbesserte Wundheilung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine dermatologische Zubereitung zur Anwendung in der Medizin und Kosmetik, mindestens enthaltend einen Photokatalysator ausgewählt aus ZnO, TiO₂, Übergangsmetallkomplexen enthaltend Ti oder Zr, Übergangsmetalloxiden, Übergangsmetallnitriden, Übergangsmetallcarbiden, Übergangsmetalloxycarbiden, Übergangsmetalloxynitriden, Übergangsmetallcarbonitriden, Übergangsmetallsulfiden Übergangsmetallboriden, Si, SiC oder Halbleiter-Nanopartikeln ausgewählt aus TiO₂ (Rutil und/oder Anatas), TiO_xN_y, TiO_xC_y, ZrO₂, ZrO_xN_y, SrTiO₃, FeTiO₃, SnO₂, ZnS, Nb₂O₅, WO₃, MoS₂ sowie ggf. Zusatzkomponenten und Füllstoffe.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Verwendung der erfindungsgemäßen dermatologischen Zubereitung zur Reinigung und/oder Desinfektion von Wunden und/oder offenen Entzündungen, zur Vermeidung oder Entfernung organisch-chemischer Verunreinigungen und/oder mikrobieller Besiedlungen und deren Rückstände oder zur Abtragung von Hautunreinheiten und abgestorbenen Hautschichten, insbesondere zur Behandlung von Dekubitus und/oder Gangräne. Unter mikrobieller Besiedlung ist die Besiedlung mit Organismen wie Bakterien, Viren oder Pilzen zu verstehen.
Überraschenderweise können mit der erfindungsgemäßen dermatologischen Zubereitung bei Auftragung auf Wundoberflächen oder auf die Haut organisch-chemische Verunreinigungen und/oder mikrobielle Besiedlungen vermieden oder entfernt werden. Somit wird durch die erfindungsgemäße dermatologische Zubereitung die Reinhaltung von Wunden erlaubt.
Ebenso werden mit der erfindungsgemäßen dermatologischen Zubereitung geschädigte oder nekrotische bzw. zur Entfernung vorgesehenen Haut- und Gewebeschichten abgetragen.
Die erfindungsgemäße dermatologische Zubereitung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass damit mikrobielle Besiedlungen, d. h. die Besiedlungen mit Organismen wie Bakterien, Viren oder Pilzen, bzw. organisch-chemische Verunreinigungen bereits zum Zeitpunkt ihres Entstehens entfernt werden können. Weiterhin entfernt werden können befallene und zerstörte beziehungsweise abgestorbene Gewebeschichten.
Vorteilhaft kann durch die erfindungsgemäße dermatologische Zubereitung der Einsatz chemischer Reinigungs- und Desinfektionsmittel vermieden werden. Weiterhin vermieden werden können chemische Peelings, Scheuermittel sowie aufwändige Gerätetechnik. In der medizinischen Versorgung können dem Patienten lange Liege- und Bandagezeiten sowie im Erstfalle die Amputation erspart bleiben. Ferner ist von Vorteil, dass das Risiko eines Übertritts toxischer Substanzen in die Blutbahn (Blutvergiftung) vermindert ist, da diese photokatalytisch mit abgebaut werden.
Durch die erfindungsgemäße dermatologische Zubereitung wird ausschließlich nekrotisches Gewebe entfernt. Die Wunde wird unter Erzeugung einer großen heilungsfördernden Oberfläche minimal belastend aufgefrischt, gleichzeitig sind die Bedingungen aufgrund der photokatalytischen Aktivität aseptisch und desinfizierend.
Idealerweise kann die Behandlung ambulant durchgeführt werden und ersetzt bisherige Erfordernisse zur stationären Therapie.
Die als Film auf die Haut aufgetragene dermatologische Zubereitung katalysiert bei Zutritt von Licht aus natürlicher (Sonne) oder künstlicher Quelle (Bestrahlungseinheiten wie Lampen oder Röhren) die Oxidation von organischem Material bzw. organisch-chemischer Verunreinigungen in der Wunde oder auf der Haut. Bei Bestrahlung mit natürlichem oder künstlichem Licht werden Elektronen im Photokatalysator der dermatologischen Zubereitung angeregt. Diese lösen sich aus dem Atomverband und es entstehen freie Elektronen sowie positiv geladene "Elektronenlöcher". Diese Ladungsträger wandern an die Oberfläche des Photokatalysators, wo sie mit der Feuchtigkeit aus der Luft chemisch hoch reaktive Radikale bilden (OH). Organisches Material (geschädigten oder nekrotischen Hautschichten) bzw. organisch-chemische Verunreinigungen werden so photokatalytisch zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut. Aber auch viele anorganische Moleküle können durch photokatalytische Oxidation verändert werden: aus NO und NO₂ wird so z.B. Nitrat, aus SO_x wird Sulfat erzeugt.
Besonders bevorzugt ist eine dermatologische Zubereitung, die als Photokatalysator TiO₂ und/oder ZnO in einer Partikelgrösse im Mikrometer- bis Nanometerbereich enthält, wie z.B. mit einer Korngröße von 3 bis 5 μm.
Zinkoxid besitzt vorteilhaft neben seiner photokatalytischen Aktivität auch eine beschleunigende Wirkung bei der Wundheilung. Aus der dermatologischen Zubereitung austretende Zinkionen beeinflussen den Heilungsverlauf so positiv.
Vorzugsweise ist der Photokatalysator in einer Konzentration von 0.02 bis 0.2 g/100 ml bezogen auf das Volumen der dermatologischen Zubereitung enthalten.
Die Zusatzkomponenten sind vorzugsweise ausgewählt aus Suspensionsstabilisatoren, Füllstoffen, Desinfektionsmitteln sowie Wund- oder Hautversorgenden Komponenten. Als Füllstoff wird vorzugsweise SiO₂ eingesetzt.
Der pH-Wert der erfindungsgemäßen dermatologischen Zubereitung liegt vorzugsweise zwischen 4 und 8. Die Einstellung des pH-Werts erfolgt z.B. durch Zusatz von puffernden Substanzen, wie z.B. Citratpuffer. Enthält die dermatologische Zubereitung TiO₂ als Photokatalysator, so hat sich ein pH-Wert der dermatologischen Zubereitung von etwa 4 als besonders vorteilhaft erwiesen.
Vorzugsweise ist die dermatologische Zubereitung zur Auftragung auf die Haut mittels Sprühen, Tupfen oder Pinseln geeignet.
Nach dem Aufbringen als Schicht ist die erfindungsgemäße dermatologische Zubereitung vorzugsweise durch Bestrahlung mit natürlichem oder künstlichem Licht photokatalytisch wirksam.
Vorzugsweise liegt die dermatologische Zubereitung als Suspension oder als Gel vor. Als Grundstoff für die Gelbildung wird vorzugsweise Kieselsol, Alginat- oder Pyvinylpyrrolidon-Hydrogel eingesetzt. Der Einsatz von Alginat- oder Pyvinylpyrrolidon-Hydrogel hat sich insbesondere als vorteilhaft für Gel mit einem pH-Wert unter 7 erwiesen.
Als Lösungsmittel wird vorzugsweise Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Alkohol wie Ethanol eingesetzt.
Anhand der folgenden Figuren und Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1: Schweinefleisch in Salzlösung nach 3 Stunden Sonneneinstrahlung
2: Schweinefleisch in Salzlösung mit TiO₂ nach 3 Stunden Lampenbestrahlung, Quecksilberdampflampe, 125 W
3: Schweinefleisch in Salzlösung mit ZnO nach 3 Stunden Lampenbestrahlung, Quecksilberdampflampe, 125 W
4: Schweinefleisch in Salzlösung mit TiO₂ nach 3 Stunden Sonneneinstrahlung
5: Schweinefleisch in Salzlösung mit ZnO nach 3 Stunden Sonneneinstrahlung
6: unbehandeltes Fleisch 4-fach vergrössert
7: mit Fotokatalysegel behandeltes Fleisch nach 3 Stunden Sonneneinstrahlung, 4-fach vergrössert
Ausführungsbeispiel 1
Anwendung in Lösung
7 g mageres Schweinefleisch in Streifenform wurden in isotonischer Kochsalzlösung (c(NaCl) = 9 g/L) geschwenkt, um überschüssige eiweißhaltige Flüssigkeit zu entfernen. Danach wurde der Streifen jeweils mit destilliertem Wasser abgespült und in die verschiedenen Lösungen gegeben. Die Flüssigkeitsmenge an Lösung betrug für alle Versuche 50 ml. Die Menge an Katalysator außer bei den Blindversuchen betrug 15 mg und die Lösung war eine isotonische Kochsalzlösung außer bei den Versuchen mit destilliertem Wasser. Dabei kamen zwei verschiedene Katalysatoren, TiO₂ und ZnO, zum Einsatz. Eine weitere Aufteilung der Proben geschah in neutrale Lösungen und Lösungen vom pH-Wert 4 (Citratpuffer). Da ZnO in sauren Medien löslich ist, entfielen die Versuche für ZnO bei pH = 4. Die Lösungen und die Fleischstreifen wurden in 250 ml Bechergläser gegeben, offen stehen gelassen und halbstündlich umgeschwenkt. Drei Versuchsumgebungen wurden gewählt, zum einen unter direkter Sonneneinstrahlung, zum andern neben einer 125 W Quecksilberdampflampe, zum dritten im einem dunklen, abgeschlossenen Behältnis. Nach drei Stunden wurde das Fleisch entfernt, die Lösungen durch ein Papierfilter gegeben und das auf 50 ml wiederaufgefüllte Filtrat einer Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl unterzogen. Die Stickstoffgehalte geben Aufschluss darüber, wieviel des Fleisches photokatalytisch in lösliche Zwischenprodukte zersetzt wird im Vergleich zur natürlichen Zersetzung und vor allem wie rein der Photokatalysator die wässrige Umgebung im Vergleich zur Blindprobe hält, in dem er Zwischenprodukte und Keime vollständig abbaut. Die Ergebnisse der Stickstoffbestimmung sind in untenstehender Tabelle zusammengefasst.

An den Ergebnissen ist zu erkennen, dass bei neutralem pH-Wert es vor allem das Zinkoxid ist, welches mindernd auf den Stickstoffgehalt einwirkt, bei einem Absenken des pH-Wertes jedoch zeigt auch das Titandioxid eine mindernde Wirkung auf den Stickstoffgehalt, so dass im Falle der Anwendung von Titandioxid ein pH-Wert der Suspension von pH = 4 vorteilhaft ist.

Salzlösung, isotonisch, pH-neutral
Probe	N in mg/L
Dunkel Blindwert	134
Dunkel TiO₂	140
Dunkel ZnO	160
Lampe Blindwert	220
Lampe TiO₂	280
Lampe ZnO	180
Sonne Blindwert	230
Sonne TiO₂	240
Sonne ZnO	160

Destilliertes Wasser
Probe	N in mg/L
Sonne BW, pH 4	289
Sonne ZnO, pH 7	144
Sonne TiO₂, pH 4	174
Dunkel TiO₂, pH 4	200
Lampe TiO₂, pH 4	200

Salzlösung, isotonisch, pH 4
Probe	N in mg/L
Sonne TiO₂, pH 4	160
Lampe TiO₂, pH 4	215
Dunkel TiO₂, pH 4	220

Die 1 bis 5 sind typische Mikroskopaufnahmen (Vergrößerung 4- und 8-fach), die den oberflächenverändernden Effekt der Oxide zeigen.
Ausführungsbeispiel 2
Gelanwendung
Die Korngrösse des Zinkoxides und des Titanoxides (Hombikat^®, Firma Sachtleben) beträgt 3–5 mm. Die Abmessungen der Fleischstücken (Schweinefleisch) waren 1 × 1 × 6 cm Quader.
Köstrosol 1030 K 330, ein Kieselsol der Firma Chemiewerk Bad Köstritz GmbH, wurde mit 3 Teilen Wasser gemischt, mit Salzsäure 0,5 M auf einen pH-Wert zwischen 7 und 8 gebracht. Anteilig wurden 0,02–0,2 g/100 ml an ZnO und TiO₂ je zur Hälfte in das Sol eingerührt. Auf 100 ml Sol wurden dann noch 10 ml 3M CaCl₂-Lösung hinzugegeben, um den Gelierprozess in Gang zu setzen. Nach 4 Studen Gelierzeit, während der das Gel einige Male umgerührt wurde, um den Fotokatalysator zu verteilen, war das Gel streichfähig. Es wurde nun in einer dünnen Schicht auf die oben genannten Fleischquader aufgestrichen und einer intensiven Lichtquelle (Sonne oder Fotolampe) ausgesetzt.
Es entstanden Abtragungen an der Oberfläche (7) wie bei der Anwendung in Lösung.

Claims

Dermatologische Zubereitung zur Anwendung in der Medizin und Kosmetik, mindestens enthaltend einen Photokatalysator ausgewählt aus ZnO, TiO₂, Übergangsmetallkomplexen enthaltend Ti oder Zr, Übergangsmetalloxiden, Übergangsmetallnitriden, Übergangsmetallcarbiden, Übergangsmetalloxycarbiden, Übergangsmetalloxynitriden, Übergangsmetallcarbonitriden, Übergangsmetallsulfiden. Übergangsmetallboriden, Si, SiC oder Halbleiter-Nanopartikeln ausgewählt aus TiO₂ (Rutil und/oder Anatas), TiO_xN_y, TiO_xC_y, ZrO₂, ZrO_xN_y, SrTiO₃, FeTiO₃, SnO₂, ZnS, Nb₂O₅, WO₃, MoS₂ sowie ggf. Zusatzkomponenten und Füllstoffe.
Dermatologische Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Photokatalysator TiO₂ und/oder ZnO in einer Partikelgröße im Mikrometer- bis Nanometerbereich eingesetzt werden.
Dermatologische Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße von TiO₂ oder ZnO 3 bis 5 μm beträgt.
Dermatologische Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Photokatalysator in einer Konzentration von 0.02 bis 0.2 g/100 ml bezogen auf das Volumen der dermatologischen Zubereitung enthalten ist.
Dermatologische Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzkomponenten ausgewählt sind aus Suspensionsstabilisatoren, Füllstoffen, Desinfektionsmitteln sowie Wund- oder Hautversorgenden Komponenten.
Dermatologische Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff SiO₂ eingesetzt wird.
Dermatologische Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Zubereitung zwischen 4 und 8 ist.
Dermatologische Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dermatologische Zubereitung zur Auftragung auf die Haut mittels Sprühen, Tupfen oder Pinseln geeignet ist.
Dermatologische Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dermatologische Zubereitung nach dem Aufbringen als Schicht durch Bestrahlung mit natürlichem oder künstlichem Licht photokatalytisch wirksam ist.
Dermatologische Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dermatologische Zubereitung als Suspension oder als Gel vorliegt.
Dermatologische Zubereitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundstoff für die Gelbildung Kieselsol, Alginat- oder Pyvinylpyrrolidon-Hydrogel eingesetzt wird.
Dermatologische Zubereitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Alkohol eingesetzt wird.
Verwendung einer dermatologischen Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Reinigung und/oder Desinfektion von Wunden und/oder offenen Entzündungen, zur Vermeidung oder Entfernung organisch-chemischer Verunreinigungen und/oder mikrobieller Besiedlungen und deren Rückstände oder zur Abtragung von Hautunreinheiten und abgestorbenen Hautschichten.
Verwendung einer dermatologischen Zubereitung nach Anspruch 13 zur Behandlung von Dekubitus und/oder Gangräne.