DE4340827C1 - Method and device for determining the effectiveness of a skin protection agent - Google Patents

Method and device for determining the effectiveness of a skin protection agent

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DE4340827C1 DE19934340827 DE4340827A DE4340827C1 DE 4340827 C1 DE4340827 C1 DE 4340827C1 DE 19934340827 DE19934340827 DE 19934340827 DE 4340827 A DE4340827 A DE 4340827A DE 4340827 C1 DE4340827 C1 DE 4340827C1
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Abstract

Method and device for determining the effectiveness of a skin protection agent in vitro, in which the agent to be examined is applied and conditioned in a defined, adjustable layer thickness on an inert plastic membrane and stretched in full-surface contact with an underlying dry indicator support in a thermostatic measuring cell, in which the permeation of the pollutant from a drop applied onto the sample in a defined manner or a thoroughly mixed pollutant stream through the sample to be examined and the support membrane can be followed under measurement, in that the change in the indicator, caused by the pollutant, is indicated by suitable analysis methods and evaluated with regard to the break-through time, the break-through rate and the break-through intensity in the form of empirical skin-protection factors for hydrophilic and hydrophobic pollutants. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur in-vitro-Bestimmung der Wirksamkeit eines Hautschutzmittels gegen chemische Substanzen und Substanzgemische nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6.The invention relates to a method and an apparatus for in vitro determination the effectiveness of a skin protection product against chemical substances and substance mixtures according to the preamble of claim 1 or claim 6.

Hautschutzpräparate haben die Aufgabe, sich in Form von isolierenden Filmen zwischen die Haut und die Noxen zu legen. Die meisten Hautschutzpräparate wirken auf rein physikalische Weise. Sie sollen für die betreffenden Schadstoffe eine schwer durchdringbare Barriere bilden und in erster Linie den Hautgesunden vor dem Einfluß potentieller Hautgefahren schützen. In der Fachliteratur sind über diese Barriereeigenschaften der Hautschutzmittel allerdings nur sehr unklare und schwer quantifizierbare Angaben zu finden. Kenngrößen für die Beurteilung und den Vergleich der Schutzwirkungen von Hautschutzpräparaten sind nur bezogen auf ganz spezielle Schadstoffe zu finden.Skin protection products have the task in the form of insulating films between the Skin and the noxious to lay. Most skin protection products have a purely physical effect Wise. They are intended to form a barrier which is difficult to penetrate for the pollutants in question and protect first and foremost the healthy skin from the influence of potential skin dangers. In However, the literature on these barrier properties of skin protection agents are only very to find unclear and difficult to quantify information. Characteristics for the assessment and the comparison of the protective effects of skin protection products are only based on whole to find special pollutants.

Bei den bisher üblichen Verfahren zur Bestimmung der Wirksamkeit von Hautschutzmitteln wurde z. B. die Diffusion einzelner Schadstoffe in Diffusionskammern durch Hautpräparate (Schwartz, L. et al.: Occup. Med. 376-385 (1946)) ermittelt. Diese Methoden sind vielfach variiert worden, indem vertikal oder horizontal angeordnete Diffusionszellen mit Geber- oder Aufnehmerkompartimenten zu beiden Seiten des Hautpräparates entwickelt wurden, wie dies ausführlich in (R. Niedner, J. Ziegenmeyer, Dermatika, Wiss. Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart 1992, S. 300-307) beschrieben wird. Diese Meßtechnik hat jedoch den Nachteil, daß Transportflüssigkeiten auf der Geber- und Aufnehmerseite des Hautpräparates einem Diffusionsprozeß unterworfen sind, der die Schadstoffpenetration durch die Haut bzw. das Hautschutzpräparat verfälschend überlagert.In the hitherto customary methods for determining the effectiveness of skin protection agents was z. B. the diffusion of individual pollutants in diffusion chambers by skin preparations (Schwartz, L. et al .: Occup. Med. 376-385 (1946)). These methods are many been varied by vertically or horizontally arranged diffusion cells with donor or Receptor compartments were developed on both sides of the skin preparation, as this in detail (R. Niedner, J. Ziegenmeyer, Dermatika, Wiss. Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart 1992, pp. 300-307). However, this measurement technique has the disadvantage that Transport fluids on the donor and transducer side of the skin preparation a diffusion process are subjected, which overlaps the pollutant penetration through the skin or skin protection product.

Die extraktiven Methoden (R. R. Suskind, Ind. Med. Surg. 24, 413-416 (1955) und in "The Skin", J. Wiley & Sons Ltd., Scope Chapter 11, 155-175 (1990)) nutzen die Extrahierbarkeit von hauteigenen Aminosäuren des "moisture factors" mit und ohne Anwendung des Hautschutzmittels (M. Puschmann, Aktuelle Dermatologie, 8, (1), 23-25, 1982). Dieses Bestimmungsverfahren ist jedoch sehr langwierig und ungenau und hat darüber hinaus den bedeutsamen Nachteil, daß es mit einer mehr oder wenig lang wirkenden Schädigung der Versuchspersonen verbunden ist und eine quantitative Auswertung unmöglich ist.The extractive methods (R.R. Suskind, Ind. Med. Surg., 24, 413-416 (1955) and in "The Skin", J. Wiley & Sons Ltd., Scope Chapter 11, 155-175 (1990)) exploit the extractability of  Skin-specific amino acids of the "moisture factor" with and without application of the skin protection agent (M. Puschmann, Current Dermatology, 8, (1), 23-25, 1982). This determination method However, it is very tedious and inaccurate and beyond that has the significant Disadvantage that it with a more or less long-acting damage to the subjects is connected and a quantitative evaluation is impossible.

Ähnliche Nachteile weist die in-vivo-Methode der potentiometrischen Titration der Alkali- Neutralisation von Inhaltsstoffen der Hornschicht der Haut auf (U. Heinricht, H. Tronnier, TW Dermatologie, 23, 130-132 (1993)), bei der die Neutralisationsfähigkeit der Haut durch hauteigene Säuren gegenüber einer Natronlauge-Noxe potentiometrisch in An- bzw. Abwesenheit von Hautschutzmitteln gemessen wird. Neben der Gefahr für die Versuchsperson liegen Nachteile dieser Methode darin, daß die Versuchsbedingungen sehr schwer reproduzierbar sind und die Alkali-Neutralisation durch die unterschiedlichsten, exakt kaum feststellbaren Faktoren in Abhängigkeit vom Typ, dem Gesundheitszustand und anderen Eigenschaften der Haut bestimmt wird.Similar disadvantages are indicated by the in vivo method of potentiometric titration of the alkali metal Neutralization of ingredients of the horny layer of the skin (U. Heinricht, H. Tronnier, TW Dermatology, 23, 130-132 (1993)), in which the neutralization ability of the skin by the skin's own Acids versus a caustic soda Noxe potentiometric in presence or absence of skin protection agents is measured. In addition to the risk for the subject lie Disadvantages of this method is that the experimental conditions are very difficult to reproduce and the alkali neutralization by a variety of, precisely barely detectable factors depending on the type, health status and other characteristics of the skin is determined.

Allen bekannten Verfahren zur Bestimmung einer Wirkung von Hautschutzpräparaten ist außerdem der Mangel eigen, daß die Wirkung unterschiedlicher Noxen (Säuren, Basen, Lösungsmittel) nicht vergleichend ermittelt werden kann, da hierfür eine definierte Bezugsbasis, wie z. B. eine Art "Hautschutzfaktor", fehlt.All known methods for determining an effect of skin protection preparations in addition the lack own, that the effect of different Noxen (acids, bases, solvents) can not be determined comparatively, since a defined reference base, such as As a kind of "skin protection factor" is missing.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, wodurch die Wirkung eines Hautschutzmittels gegenüber Schadstoffen schnell und exakt in vitro ermittelt werden kann. Daneben sollen die Meßergebnisse quantitativ als "Hautschutzfaktoren" auswertbar sein. Die Vorrichtung soll eine einfache, reproduzierbare und rückwirkungsarme Messung erlauben und darüberhinaus die Simulation von mechanischen Einflüssen auf den Hautschutzfilm, wie Abrieb, Abwaschen, abgreifen usw., gestatten.The present invention is therefore based on the object, a method and a Specify device, reducing the effect of a skin protection product against pollutants can be determined quickly and accurately in vitro. In addition, the measurement results quantitatively be evaluated as "skin protection factors". The device is intended to provide a simple, reproducible and low-feedback measurement allow and beyond the simulation from mechanical influences on the skin protection film, such as abrasion, washing, tapping, etc., allow.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a method and a device according to the claims 1 and 6 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Barrierewirkung des Hautschutzpräparates ermittelt, indem dieses in genau definierter Menge und Schichtdicke auf eine vorgegebene Fläche einer die Haut simulierenden Membran , insbesondere einer Cellulosenitrat-, Nylon- oder PTFE-Membran, aufgetragen wird und eine festgelegte Zeit im Klimaschrank bei vorgegebener Temperatur, vorzugsweise bei 36°C, 12 Stunden lang konditioniert wird. Anschließend wird die membran sandwichartig auf ein den Schafstoff spezifisch anzeigendes, trockenes Indikatorpapier gelegt und unter Einhaltung flächigen Kontaktes mit der Membran in eine erfindungsgemäße Vorrichtung gespannt, deren Wände temperiert sind. Auf die Präparateschicht wird ein abgemessener Tropfen der definierten Schadstofflösung appliziert oder die Geberkammer der Vorrichtung wird vollständig mit der Schadstofflösung gefüllt und diese intensiv durchmischt oder mittels Pumpen tangential über die Präparateschicht der eingespannten Testmembran gepumpt. Der Schadstoff kann je nach Wirksamkeit des Präparates mehr oder weniger rasch durch die Präparateschicht permeieren und den Farbumschlag im Indikatorpapier auslösen.In the method according to the invention, the barrier effect of the skin protection preparation determined by this in a well-defined amount and layer thickness to a predetermined Surface of a skin simulating membrane, in particular a cellulose nitrate, nylon or PTFE membrane, is applied and a specified time in the climatic chamber at given Temperature, preferably at 36 ° C, conditioned for 12 hours. Subsequently, will sandwich the membrane to a specific dry material indicating the sheeting Indicator paper laid and in line contact with the membrane in one tensioned device according to the invention, the walls are tempered. On the Preparation layer is applied a measured drop of the defined pollutant solution  or the donor chamber of the device is completely filled with the pollutant solution and this mixed intensively or by means of pumps tangentially over the preparation layer of the pumped clamped test membrane. The pollutant may vary depending on the effectiveness of the More or less rapidly through the preparation layer and permeates the preparation Trigger color change in the indicator paper.

Erfindungsgemäß wird der Farbumschlag auf der Aufnehmerseite der Meßvorrichtung dadurch verfolgt, daß durch ein statistisch aufgeteiltes Lichtleit-Faserbündel weißes Licht über die Fasern auf das zunächst weiße Indikatorpapier eingestrahlt wird. Die übrigen, etwa 50% Empfängerfasern nehmen das Streulicht auf und leiten es zu einem Detektor. Hier erfolgt eine Signalfilterung und -verstärkung mit anschließender Aufzeichnung. Beispielsweise empfängt eine Photodiode das Licht vom Lichtleitkabel, ein Verstärker verstärkt linear oder logarithmisch (je nach Farbumschlag des Indikatorpapiers) und gibt das Signal über den Ausgang an einen Schreiber.According to the invention, the color change on the receiving side of the measuring device is characterized pursues that by a statistically split optical fiber bundle white light over the Fibers is irradiated on the first white indicator paper. The rest, about 50% Receiver fibers pick up the stray light and direct it to a detector. Here is a Signal filtering and amplification with subsequent recording. For example, receive a photodiode amplifies the light from the fiber optic cable, an amplifier amplifies linear or logarithmic (depending on the color change of the indicator paper) and gives the signal over the Output to a recorder.

Um die Abriebfestigkeit des Schutzfilms gegenüber Flüssigkeitsströmungen messen zu können, kann die Schadstoff-Testlösung durch den Meßraum der Vorrichtung gepumpt werden. Die abgetragenen Präparatespuren können mittels einer geeigneten Analysenmethode im Kreislauf zusätzlich gemessen werden. Um weiterhin den Einfluß mechanischen Abriebs auf die Widerstandsfähigkeit des Schutzfilms testen zu können, ist erfindungsgemäß ein rotierender Stempel aus Schaumstoff vorgesehen, der mit geeigneten Gewichten belastet werden kann. Der Stempel rotiert mit dem Schwammstreifen am unteren Ende direkt auf dem Testfilm. Hierdurch sollen Händereiben bzw. das Abgreifen des Films an Werkstücken simuliert werden.In order to measure the abrasion resistance of the protective film against liquid flows, the pollutant test solution can be pumped through the measuring space of the device. The Removed traces of preparation can by means of a suitable method of analysis in the circulation additionally measured. In order to continue the influence of mechanical abrasion on the To be able to test resistance of the protective film is according to the invention a rotating Stamp made of foam, which can be loaded with suitable weights. The Stamp rotates with the sponge strip at the bottom directly on the test film. hereby Hand rubbing or picking up the film on workpieces are to be simulated.

Bei der Erfindung wird als Indikator für saure Schadstoffe ein vorzugsweise im Neutralbereich farbloser handelsüblicher Säureindikator und für basische Schadstoffe ein vorzugsweise im Neutralbereich farbloser Basenindikator eingesetzt. Als Indikator für hydrophobe Lösungsmittel wurde ein spezielles Papier eingesetzt, in dem feine Farbstoffkügelchen in einer Wachshülle eingeschlossen sind, die sich sofort unter Freigabe des Farbstoffes im Lösungsmittel auflöst, wodurch eine intensive Farbreaktion meßbar wird. Solche Spezialpapiere sind als Papiere für Thermodrucker und-schreiber bekannt.In the invention is used as an indicator of acidic pollutants, preferably in the neutral range colorless commercial acid indicator and for basic pollutants a preferably in Neutral area colorless base indicator used. As an indicator of hydrophobic Solvent was a special paper used in the fine dye globules in a Wachshülle are included, which is immediately under the release of the dye in the Solvent dissolves, whereby an intense color reaction is measurable. Such Specialty papers are known as papers for thermal printers and writers.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist auch jedes andere Indikator- oder sonstige Nachweissystem auf optischer, elektronischer, physiko- oder biochemischer Grundlage geeignet, sofern es ohne Flüssigkeit, die dem Schadstoff in einer die Messung verfälschenden Weise in der Membran oder Präparateprobe entgegendiffundieren könnte, arbeitet und eine direkte Indikation des Schadstoffdurchtritts erlaubt. For the inventive method is also any other indicator or other detection system on an optical, electronic, physicochemical or biochemical basis, provided that it without liquid, the pollutant in a measurement falsifying way in the Membrane or specimen sample could diffuse, working and direct Indication of the passage of pollutants allowed.  

Die Auswertung der Penetrationsmessungen kann direkt durch Auswertung der Durchbruchszeit und Durchbruchintensität des Schadstoffes erfolgen. Vorteilhafter erfolgt die Auswertung der Penerationsmessung des Schadstoffes durch den Präparatefilm nach dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch über die Zugrundelegung von hierfür definierten "Hautschutzfaktoren".The evaluation of the penetration measurements can be made directly by evaluation of the Breakthrough time and breakthrough intensity of the pollutant done. Advantageously, the Evaluation of the Penerationsmessung of the pollutant by the drug film after the according to the invention, however, on the basis of "skin protection factors" defined for this purpose.

Die Definition eines "Hautschutzfaktors" soll hier anhand der relativen Schutzwirkung von erfindungsgemäß vermessenen Präparaten gegen Säuren, Laugen sowie polare und apolare Lösungsmittel erfolgen. Entsprechend den physikochemischen Charakteristika der häufigsten berufsbedingten Schadstoffe werden zwei Hautschutzfaktoren definiert:The definition of a "skin protection factor" is here based on the relative protective effect of Inventively measured preparations against acids, alkalis and polar and apolar Solvent. According to the physicochemical characteristics of the most common Occupational pollutants are defined as two skin protection factors:

  • 1. Der Hautschutzfaktor gegenüber hydrophilen Schadstoffen -HSFH- ist der Faktor, um den die Intensität bzw. Geschwindigkeit der Einwirkung flüssiger hydrophiler Substanzen auf die Haut durch eine Schutzschicht von x g/cm² Hautschutzpräparat im Verhältnis zur unbehandelten Haut verringert wird.1. The skin protection factor against hydrophilic pollutants -HSF H - is the factor by which the intensity or speed of the action of liquid hydrophilic substances on the skin is reduced by a protective layer of xg / cm 2 skin protection preparation in relation to the untreated skin.

Aus Versuchen geht hervor, daß vorteilhaft als charakteristische Standard-Schadstoffe eine 5%ige Salpetersäure oder Salzsäure für saure Schadstoffe und eine 5%ige Natronlauge oder Kalilauge für basische Schadstoffe eingesetzt werden können. Auch Detergentien- oder Giftstoff-Standards können entsprechend eingesetzt werden. Es ist anzumerken, daß auch jeder beliebige andere flüssige oder gasförmige Schadstoff im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann, wenn dafür ein geeignetes Nachweissystem vorliegt.Experiments show that advantageous as a characteristic standard pollutants 5% nitric acid or hydrochloric acid for acidic pollutants and a 5% sodium hydroxide solution or Potassium hydroxide can be used for basic pollutants. Also detergents or Toxic substance standards can be used accordingly. It should be noted that everyone too any other liquid or gaseous pollutant in the process according to the invention can be used if there is a suitable detection system.

Die isolierte Hautmembran oder das Ersatzpräparat wird, wie bereits ausgeführt, auf definierter Fläche mit einer definierten Menge an Hautschutzpräparat in festgelegter Schichtdicke bestrichen. Dann wird unter definierten Einwirkungsbedingungen in der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung die Zeit gemessen, die z. B. eine 5%ige Salzsäure benötigt, um durch die Schutzschicht zu dringen und die Haut zu schädigen bzw. um den Indikator zu aktivieren. Die Verzögerung der Einwirkung der Säure gegenüber der Wirkung auf eine unbeschichtete Hautprobe gibt dann den Hautschutzfaktor HSFH für Säure an. Sein Wertebereich ist - wie in Beispiel 1 dargelegt - logarithmisch festgelegt, da bei verschiedenen Stoffen und Konzentrationen sehr unterschiedliche Durchbruchszeiten durch die Hautschutzbarriere erreicht werden.The isolated skin membrane or the replacement preparation is, as already stated, coated on a defined area with a defined amount of skin protection preparation in a specified layer thickness. Then the time is measured under defined conditions of action in the measuring device according to the invention, the z. For example, a 5% hydrochloric acid is needed to penetrate through the protective layer and damage the skin or to activate the indicator. The delay in the action of the acid against the action on an uncoated skin sample then indicates the skin protection factor HSF H for acid. Its range of values is - as set out in Example 1 - determined logarithmically, since at different substances and concentrations very different breakthrough times are achieved by the skin barrier.

  • 2. Analog zum HSFH wurde ein HSFL (Hautschutzfaktor gegenüber lipophilen Substanzen) definiert. HSFL ist der Faktor, um den die Einwirkung flüssiger lipophiler Substanzen auf die Haut durch eine Schutzschicht von x g/cm² Hautschutzpräparat in ihrer Intensität bzw. Geschwindigkeit im Verhältnis zur unbehandelten Haut verringert wird.2. Analogously to HSF H , an HSF L (skin protection factor against lipophilic substances) was defined. HSF L is the factor by which the action of liquid lipophilic substances on the skin is reduced by a protective layer of xg / cm² skin protection preparation in its intensity or speed relative to the untreated skin.

Als Möglichkeit der Charakterisierung der Hydrophobizität von Lösungsmitteln gegenüber biologischen Substanzen kann die Polarität, berechnet aus dem Logarithmus des Verteilungskoeffizienten P einer gegebenen Verbindung in einem zweiphasigen Oktanol/Wasser-Standardsystem, zugrundegelegt werden (C. Laane et al., Biocatalysis in Organic media, S. 65-84, Elsevier, Amsterdam, 1987). Generell sind Lösungsmittel mit log P<3 (hochpolar) erfahrungsgemäß stark hautschädigend, während ab log P<4 (niedrige Polarität) die Hautschädlichkeit deutlich abnimmt.As a way of characterizing the hydrophobicity of solvents Biological substances can be polarity, calculated from the logarithm of the Distribution coefficients P of a given compound in a two-phase Standard octanol / water system (C. Laane et al., Biocatalysis in Organic media, pp. 65-84, Elsevier, Amsterdam, 1987). Generally, solvents are with log P <3 (highly polar) has been shown to be highly damaging to the skin, while from log P <4 (low Polarity), the skin damage significantly decreases.

Ethylacetat hat z. B. den log P-Wert von 0,7, Benzen von 2,0, n-Hexan von 3,5, Diethylether von 0,9, Hexadecan von 8,8 und Paraffinöl von ca. 20.Ethyl acetate has z. The log P value of 0.7, benzene of 2.0, n-hexane of 3.5, diethyl ether of 0.9, hexadecane of 8.8 and paraffin oil of about 20.

Als besonders aggressive Testsubstanzen können vorzugsweise Diethylether und Benzen eingesetzt werden. Butanol ist als gut wasserlösliches, polares Lösungsmittel (log P≈2,5), für die Ermittlung eines HSFL einsetzbar.Diethyl ether and benzene may preferably be used as particularly aggressive test substances. Butanol can be used as a readily water-soluble, polar solvent (log P≈2.5), for the determination of a HSF L.

Die Ermittlung der Hautschutzfaktoren von Hautschutzpräparaten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren setzt dabei voraus, daß folgende Anforderungen weitgehend erfüllt werden:The determination of the skin protection factors of skin protection preparations after the The inventive method requires that the following requirements largely to be fulfilled:

  • - Die der menschlichen Haut bezüglich der Oberfläche ähnliche Testmembran soll mit der Testsubstanz keine chemische Reaktion eingehen bzw. sollte die eventuelle chemische Reaktion eindeutiger kinetischer Ordnung (0 oder 1) sein. Für den Fall einer reaktionsgekoppelten Permeation durch die Basismembran kann die Abnahme der Teststoffkonzentration durch Reaktion mit Hilfe eines Effektivitätsfaktors korrigiert werden. Als Hautsimulans wurden Filterpapier, Nylon-, Polyamid-, Teflon-, Celluloseacetat- und Cellulosenitrat-Membranen getestet. Als bestes Simulans mit dem schnellsten Ansprechverhalten gegenüber den Testsubstanzen erwiesen sich Cellulosenitrat- und Polyamid-Membranen mit Porendurchmessern von 0,45 µm.The test membrane similar to the surface of the human skin is said to interact with the Test substance no chemical reaction or should the eventual chemical Reaction of unique kinetic order (0 or 1). In the case of one Reaction-coupled permeation through the basement membrane may decrease the Test substance concentration corrected by reaction using an effectiveness factor become. As a skin simulant, filter paper, nylon, polyamide, teflon, Cellulose acetate and cellulose nitrate membranes tested. As the best simulans with the fastest response to the test substances, cellulose nitrate and polyamide membranes with pore diameters of 0.45 μm.
  • - Es muß eine reproduzierbare Auftragung festgelegter Mengen der Hautschutzpräparate je cm² Trägerfläche des Hautsimulans erfolgen, vorzugsweise mit Hilfe einer Lochschablone aus PTFE mit bestimmter Schichtdicke, die auf die Membran aufgelegt wird, bevor das Präparat aufgetragen wird.- It must be a reproducible application of specified amounts of skin protection products ever cm² support surface of the skin simulant, preferably with the aid of a perforated template made of PTFE with a certain layer thickness, which is placed on the membrane before the Preparation is applied.
  • - Anschließend erfolgt eine Konditionierung der Testfolie mit dem Präparat bei 36°C für 12 Stunden.- Subsequently, a conditioning of the test film with the preparation at 36 ° C for 12 Hours.
  • - Die Analysenmethode muß eine möglichst verzögerungsfreie Anzeige des Eintreffens der Schadsubstanz nach Permeation durch das Hautschutzpräparat gewährleisten.The method of analysis must be as prompt as possible in indicating the arrival of the Ensure harmful substance after permeation through the skin protection product.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazu ausgeführte Vorrichtung haben den Vorteil, daß durch eine einfache in-vitro-Messung die Schutzwirkung von Hautschutzpräparaten gegen chemische Noxen rückwirkungsfrei, reproduzierbar ermittelt und quantitativ in Form von Hautschutzfaktoren gegenüber hydrophilen oder hydrophoben Schadstoffen ausgedrückt werden kann, während bei den herkömmlichen Meßverfahren eine quantitative Auswertung nur sehr bedingt möglich ist, da die Fluide in den Geber- und Aufnehmerseiten der Meßkammern die Schutzwirkung der Testpräparate undefiniert durch Gegendiffusion beeinflussen. Im Ergebnis führt das erfindungsgemäße Verfahren, verbunden mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zu einer neuartigen Methode, um die Schutzwirkung von Hautschutzmitteln objektiv und standardisiert miteinander zu vergleichen, ohne daß die Gesundheit von Testpersonen gefährdet wird.The method and the device according to the invention have the advantage that by a simple in vitro measurement, the protective effect of skin protection preparations against Chemical pollutants are non-reactive, reproducibly determined and quantitatively in the form of Skin protection factors expressed in relation to hydrophilic or hydrophobic pollutants while in the conventional measuring methods a quantitative evaluation only very conditionally possible, since the fluids in the donor and transducer sides of the measuring chambers influence the protective effect of the test preparations undefined by counter-diffusion. in the Result results in the inventive method, combined with the inventive Measuring device to a novel method to the protective effect of skin protection products Objectively and standardized to compare without the health of Test persons is endangered.

Die Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von drei ausgewählten Beispielen erläutert. Dabei zeigtThe application possibilities of the method and the device according to the present invention The invention will be explained below with reference to three selected examples. It shows

Fig. 1 das Schema der Vorrichtung zur in-vitro-Messung des Hautschutzfaktors von Hautschutzpräparaten unter Einwirkung eines statischen Schadstofftropfens. Fig. 1 shows the scheme of the device for in-vitro measurement of the skin protection factor of skin protection products under the action of a static pollutant drop.

Fig. 2 die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit kontinuierlichem Schadstoffdurchsatz und definiertem mechansischem Abrieb der Präparateschicht. Fig. 2 shows the measuring device according to the invention with continuous pollutant flow and defined mechansischem abrasion of the preparation layer.

Fig. 3 das Schema der Meßvorrichtung mit der erfindungsgemäßen temperierbaren Meßkammer 22, dem als Sende- und Empfangsübertrager geteilten Lichtleitkabel 8, dem Strahlungssender 23 und dem Empfangsverstärker für das vom Indikator reflektierte Licht 24 sowie dem Schreiber 25. Fig. 3 shows the schema of the measuring device according to the invention with the temperature-sensing chamber 22, the divided as a transmitting and receiving transducer fiber optic cable 8, the radiation transmitter 23 and the receiver amplifier for the reflected light by the indicator 24, and the scribe 25th

Fig. 4 das Schema einer Durchbruchskurve des Schadstoffes mit der Konzentration cS durch das Hautschutzpräparat, aus welcher über die Zeitverzögerung tu, auch lag-time genannt, und der Zeit für den Kurvenanstieg tg, ermittelt aus dem Schnittpunkt von Anstiegstangente und verlängertem Plateau der Durchbruchskurve, der Hautschutzfaktor ermittelt werden kann, wie in Beispiel 1 beschrieben. Fig. 4 shows the scheme of a breakthrough curve of the pollutant with the concentration c S through the skin protection preparation, from which about the time delay t u , also called lag-time, and the time for the curve increase t g , determined from the intersection of slope tangent and extended plateau the breakthrough curve, the skin protection factor can be determined as described in Example 1.

Beispiel 1example 1

Die Meßvorrichtung, dargestellt in Fig. 1, besteht aus dem temperierbaren Zellengehäuse 3, 10 aus Edelstahl oder Kunststoff, in das die mit dem Hautschutzmittel präparierte Membran 5 verbunden mit dem Indikatormaterial 6 auf einem Stütznetz 7 eingespannt werden kann. Die oberen 4 und unteren 11 Verschraubungen erlauben die Abdichtung der Kammern mittels Dichtringen 12. Über den Verschlußstopfen 1 wird die Schadstoffprobe 14 auf das Präparat aufgegeben. Der Durchtritt des Schadstoffes durch die Präparateschicht 13 und die inerte Trägermembran 5 ruft im Indikatorträger 6 einen Farbumschlag hervor, der das vom einen Anteil des Lichtleitfaserbündels 8 emittierte weiße Licht farbig reflektiert und über die Empfängerfasern des Lichtleitfaserbündels zum Detektor leitet, wo nach Verstärkung des Signals die Anzeige der Farbänderung mit der Zeit auf einer registrierenden Vorrichtung, z. B. einem Kompensationsbandschreiber, bewirkt wird.The measuring device, shown in Fig. 1, consists of the temperature-controlled cell housing 3, 10 made of stainless steel or plastic, in which the prepared with the skin protection agent membrane 5 can be clamped connected to the indicator material 6 on a support network 7 . The upper 4 and lower 11 fittings allow the sealing of the chambers by means of sealing rings 12th About the plug 1 , the pollutant sample 14 is placed on the preparation. The passage of the pollutant through the preparation layer 13 and the inert carrier membrane 5 causes in the indicator carrier 6 a color change, which reflects the light emitted by a portion of the optical fiber bundle 8 white light and passes via the receiver fibers of the optical fiber bundle to the detector, where after amplification of the signal Display of color change over time on a registering device, e.g. B. a compensation tape recorder, is effected.

Die Auftragung des Hautschutzpräparates muß reproduzierbar und analog zur bestimmungsgemäßen Handhabung erfolgen. Dazu wurde folgende Methode angewendet:The application of the skin protection preparation must be reproducible and analogous to Proper handling done. The following method was used for this:

  • - Auftragen einer Präparateprobe auf die Cellulosenitrat-Membran mittels aufgelegter Lochschablone. Das Präparat wird in die Schablone gedrückt, verrieben und mit einem Spachtel randhoch glattgestrichen. Danach wird die Schablone von der Membran entfernt.- Applying a sample sample on the cellulose nitrate membrane by means of applied Hole template. The preparation is pressed into the template, rubbed and with a Spatula smoothed edge to edge. Thereafter, the template is removed from the membrane.
  • - Die so vorbereiteten Proben werden 12 Stunden im Trockenschrank bei 36°C (Körpertemperatur) konditioniert.- The prepared samples are kept for 12 hours in a drying oven at 36 ° C (body temperature) conditioned.
  • - Durch Differenzwägung wird die aufgetragene Präparatemenge ermittelt. Anschließend erfolgen das Einspannen der Testfolie in die Meßzelle und eine Temperierung für zehn Minuten in der Meßvorrichtung, bevor die Schadstofflösung mit der Mikropipette auf den Präparatefleck aufgetragen wird. Danach ist die Meßzelle mit dem Stopfen 1 zu verschließen.- By differential weighing the applied amount of preparation is determined. Subsequently, the clamping of the test film into the measuring cell and a temperature control for ten minutes in the measuring device, before the pollutant solution is applied with the micropipette on the specimen spot. Thereafter, the measuring cell with the stopper 1 is closed.
  • - Aufnehmen des Schreiber-Diagrammes der Indikatorreaktion.- Recording the recorder diagram of the indicator reaction.

Als Test-Schadstoffe für hydrophile Noxen wurden z. B. 2n Natronlauge und 5%ige Salzsäure eingesetzt. Mit diesen Testsubstanzen kann die Wirksamkeit von "wasserabweisenden" Hautschutzpräparaten ermittelt werden, die einen Schutz gegen Säuren, Basen, Spül- und Reinigungslösungen bewirken sollen.As test pollutants for hydrophilic Noxen z. B. 2N sodium hydroxide solution and 5% hydrochloric acid used. With these test substances, the effectiveness of "water-repellent" Skin protection products are identified, which provide protection against acids, bases, rinsing and cleaning solutions to effect.

Die ermittelten Durchbruchskurven des Schadstoffes können in verschiedene Typen eingeteilt werden:The determined breakthrough curves of the pollutant can be divided into different types become:

  • - Momentaner Durchbruch,- Momentary Breakthrough,
  • - momentan beginnender Durchbruch mit verzögerter Durchbruchsgeschwindigkeit,- currently beginning breakthrough with delayed breakthrough speed,
  • - verzögerter Durchbruch mit folgender hoher Durchtrittsgeschwindigkeit, delayed breakdown with the following high passage velocity,  
  • - verzögerter Durchbruch mit folgender langsamer Durchtrittsgeschwindigkeit.- delayed breakthrough with the following slow passage speed.

Aus dieser möglichen Vielfalt von experimentell ermittelten Durchbrüchen wird eine empirische Berechnungsformel für den Hautschutzfaktor abgeleitet, die alle im Versuch beobachteten Variationen rechnerisch berücksichtigt. Aus der Zeitverzögerung (lag-time tu) und der Zeit für den Kurvenanstieg (tg) wird die Gesamtzeit tges bestimmtFrom this possible variety of experimentally determined breakthroughs, an empirical calculation formula for the skin protection factor is derived, which takes into account all the variations observed in the experiment. From the time delay (lag time t u ) and the time for the curve increase (t g ), the total time t ges is determined

tges=tu+tg.t ges = t u + t g .

Die Wichtung der Anstiegszeit tg mit einem Faktor f(f<1) gemäßThe weighting of the rise time t g with a factor f (f <1) according to

tges=tu+f · tg t ges = t u + f · t g

soll die besondere Rolle der Durchbruchszeit tu für die Barrierefunktion des Präparates berücksichtigen. Der Hautschutzfaktor ergibt sich dann aus den Meßwerten zushould consider special role of breakthrough time t u for barrier function of drug. The skin protection factor then results from the measured values

wobei tges,min die minimale Durchbruchszeit durch die Membran ohne Präparateprobe ist.where t ges, min is the minimum breakthrough time through the membrane without specimen sample.

Damit beginnt die Skala des HSF bei 0 und ist nach oben logarithmisch offen. In der folgenden Tabelle sind Größenordnungen des HSF angegeben.Thus the scale of the HSF starts at 0 and is open logarithmically upwards. In the following Table are given orders of magnitude of the HSF.

Tabelle: Größenordnungen des HSFTable: Magnitudes of the HSF Durchbruchszeit des Schadstoffes in SekundenBreakthrough time of the pollutant in seconds HSFHSF 00 1 @1 @ 1010 1,01.0 6060 1,7781.778 36003600 3,5563.556 72007200 3,853.85 86 40086 400 4,944.94

Beispiel 2Example 2

Zur Ermittlung des hydrophoben Hautschutzfaktors HSFL erfolgt das Vorgehen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Beispiel 1. Als Testsubstanzen werden Benzen, Diethylether oder Butanol eingesetzt. Für den unmittelbaren Nachweis des Substanzdurchtrittes durch die Schicht des Hautschutzpräparates wird anstelle des pH-abhängigen Indikatorpapiers ein spezielles Papier eingesetzt, in dem Farbstoff-Mikrokapseln, umhüllt von einer Wachsschicht, eingelagert sind. Tritt das Lösungsmittel durch, so werden die Mikrokapseln gelöst und der Farbstoff tritt sofort sichtbar aus. Diese Farbreaktion konnte mit der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung direkt verfolgt werden. Der Hautschutzfaktor gegen hydrophobe Schadstoffe kann formal gemäß Beispiel 1 berechnet werden.To determine the hydrophobic skin protection factor HSF L , the procedure according to the inventive method according to Example 1. As the test substances benzene, diethyl ether or butanol are used. For the direct detection of the passage of substance through the layer of the skin protection preparation, instead of the pH-dependent indicator paper, a special paper is used in which dye microcapsules, encased in a wax layer, are incorporated. If the solvent passes through, the microcapsules are dissolved and the dye appears immediately visible. This color reaction could be followed directly with the measuring device according to the invention. The skin protection factor against hydrophobic pollutants can be formally calculated according to Example 1.

Beispiel 3Example 3

Durch das Anfassen von Gegenständen, das Eintauchen der Hände in Schadstofflösungen oder das Fließen von Wasser über die Hände wird der Schutzfilm mechanisch und/oder hydrodynamisch abgetragen.By touching objects, immersing the hands in pollutant solutions or the flow of water over the hands becomes the protective film mechanically and / or hydrodynamically removed.

Die Simulation von Abrieb kann mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung nach Fig. 2 erfolgen. Der Einfluß von strömendem Wasser, Spüllösungen usw. kann hier unter definierten hydrodynamischen Bedingungen ermittelt werden, da die Schadstofflösung durch die Stutzen 15, 16 gepumpt werden kann. Die Erosion der Schutzschicht 13 kann im Schadstoffkreislauf durch geeignete Analysenmethoden nachgewiesen werden. Die Permeation des Schadstoffes durch die Schutzschicht wird dadurch beschleunigt. Zusätzlich kann ein mechanischer Abrieb simuliert werden, indem ein rotierender Stempel 19 mit geeigneten Auflagegewichten 18 mit seinem unteren Schwämmchen 17 die Schutzschicht mechanisch abträgt. Für diese Messungen ist die gesamte Meßkammer 21 mit Schadstofflösung, die durch Pumpen sowie durch Rühren mit dem Stempel 17, 19 in Bewegung gehalten wird, gefüllt. The simulation of abrasion can be done with the measuring device according to the invention of FIG. 2. The influence of flowing water, rinsing solutions, etc. can be determined here under defined hydrodynamic conditions, since the pollutant solution can be pumped through the nozzles 15, 16 . The erosion of the protective layer 13 can be detected in the pollutant cycle by suitable analytical methods. The permeation of the pollutant through the protective layer is thereby accelerated. In addition, a mechanical abrasion can be simulated by a rotating punch 19 with suitable support weights 18 with its lower sponge 17 mechanically removes the protective layer. For these measurements, the entire measuring chamber 21 is filled with pollutant solution, which is kept in motion by pumping and by stirring with the plunger 17, 19 .

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

 1 Verschlußstopfen
 2 Temperierung und Thermoelement
 3 Zellenkörper
 4 Verschraubung
 5 Cellulosenitrat-Membran
 6 Indikatorpapier
 7 Stütznetz
 8 Lichtleitkabel mit Empfangs- und Sendefasern
 9 Kabelführung
10 unterer Zellenkörper
11 Verschraubung
12 Dichtung
13 Präparateschicht
14 Schadstofftropfen
15 Schadstoffzulauf
16 Schadstoffablauf
17 Abriebsschwamm
18 Auflagegewicht
19 rotierender Stempel
20 gelagerte Führungsbuchse
21 schadstoffgefüllte Meßkammer
22 Meßkammer
23 Strahlungssender
24 Empfangsverstärker
25 Registriervorrichtung
26 diskontinuierliche Schadstoffzugabe 1 stopper
2 tempering and thermocouple
3 cell body
4 screw connection
5 cellulose nitrate membrane
6 indicator paper
7 support network
8 fiber optic cables with receiving and transmitting fibers
9 cable routing
10 lower cell body
11 screw connection
12 seal
13 preparation layer
14 pollutant drops
15 pollutant intake
16 pollutant discharge
17 Abrasion sponge
18 edition weight
19 rotating stamp
20 bearing guide bush
21 pollutant-filled measuring chamber
22 measuring chamber
23 radiation transmitter
24 reception amplifiers
25 recording device
26 discontinuous addition of pollutants

Claims (7)

1. Verfahren zur in-vitro-Bestimmung der Wirksamkeit von Mitteln und Präparaten zum Schutz der Haut von Personen gegen chemische Substanzen und Substanzgemische, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende Mittel in einstellbarer, definierter Schichtdicke auf eine Fläche einer künstlichen, inerten Membran aufgetragen, temperaturkonstant konditioniert und mit einem untergelegten trockenen Indikatorträger in festem, vollständigem Kontakt verbunden in eine temperierte Meßzelle gespannt wird, in der die Permeation des Schadstoffes aus einem definiert auf die Probe aufgesetzten Tropfen oder einem durchmischten Schadstoffstrom durch die zu untersuchende Probe in die inerte Membran messend verfolgt wird, indem die Farbänderung am Indikatorträger hinsichtlich der Durchbruchszeit, der Durchbruchsgeschwindigkeit und der Durchbruchsintensität des Schadstoffes registriert wird.1. A method for the in vitro determination of the effectiveness of agents and preparations for the protection of the skin of persons against chemical substances and substance mixtures, characterized in that the agent to be examined in an adjustable, defined layer thickness applied to a surface of an artificial, inert membrane, temperature constant conditioned and connected to an underlying dry indicator carrier in solid, full contact in a temperature-controlled measuring cell is tensioned in the permeation of the pollutant from a defined on the sample drops or a mixed pollutant flow through the sample to be examined in the inert membrane measured is registered by the color change on the indicator carrier with regard to the breakthrough time, the breakdown rate and the breakdown intensity of the pollutant. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Durchbruchszeit, Durchbruchsgeschwindigkeit und Durchbruchsintensität des Schadstoffes durch den Film eines zu untersuchenden Mittels in Form eines empirischen Hautschutzfaktors für hydrophile und für hydrophobe Schadstoffe als objektives Maß für die Barrierewirkung des Mittels ausgewertet wird.2. The method according to claim 1, characterized that the measured breakthrough time, breakthrough speed and breakdown intensity of the pollutant through the film of an agent to be examined in the form of an empirical skin protection factor for hydrophilic and for hydrophobic pollutants as objective measure of the barrier effect of the agent is evaluated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die künstliche Trägermembran für das zu untersuchende Mittel aus Glas, Metall oder Kunststoffen, insbesondere aus Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Nylon, Polyamid oder PTFE besteht.3. The method according to claim 1 or 2, characterized that the artificial carrier membrane for the glass, metal or  Plastics, in particular of cellulose nitrate, Cellulose acetate, nylon, polyamide or PTFE. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der trockene Indikatorträger für hydrophile Schadstoffe aus Filterpapier oder Vlies besteht und mit einem farbändernden pH-Indikator oder einem eine Farbreaktion hervorrufenden Reagens imprägniert ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the dry indicator carrier for hydrophilic pollutants from filter paper or Fleece exists and with a color-changing pH indicator or one causing a color reaction Reagent is impregnated. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der trockene Indikatorträger für hydrophobe Schadstoffe aus Papier oder Vlies besteht, in denen wachsummantelte, farbstoffhaltige Mikrokügelchen eingebettet sind, die sich bei Kontakt mit hydrophoben Lösungsmitteln auflösen und den Farbstoff augenblicklich freisetzen.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the dry indicator carrier for hydrophobic pollutants from paper or fleece in which wax-coated, dye-containing Microspheres are embedded, which are in contact dissolve with hydrophobic solvents and release the dye instantaneously. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Meßkammer (21, 22) mit einer temperierbaren (2) und verschließbaren (1) Spannvorrichtung (4) für Indikatorträger (6) und Trägermatrix (5) mit dem zu untersuchenden Mittel (13) besteht, wobei das zu untersuchende Mittel (13) von der Meßkammer aus mit Schadstoff (14) belastet werden kann, und eine auf den Indikatorträger gerichtete Meßvorrichtung für den Durchtritt des Schadstoffes (14) aufweist, die aus einem Strahlungssender (23), einem Strahlungsübertrager in Form eines Lichtleitkabels (8), einem Detektor mit Verstärker (24) und einer Registriereinrichtung (25) besteht.6. Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it consists of a measuring chamber ( 21, 22 ) with a temperature-controllable ( 2 ) and closable ( 1 ) clamping device ( 4 ) for indicator carrier ( 6 ) and carrier matrix ( 5 ) with the means to be examined ( 13 ), wherein the means to be examined ( 13 ) from the measuring chamber with pollutant ( 14 ) can be loaded, and directed to the indicator carrier measuring device for the passage of the pollutant ( 14 ) , which consists of a radiation transmitter ( 23 ), a radiation transmitter in the form of a light guide cable ( 8 ), a detector with amplifier ( 24 ) and a registration device ( 25 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (21) einen Zulauf (15) und einen Ablauf (16) aufweist, über welche sie von der Schadstofflösung durchströmbar ist, und für einen mechanischen Abrieb des zu untersuchenden Mittels einen rotierenden Stempel (19) mit einem Schwamm (17) aufweist, dessen Andruckkraft variiert werden kann.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the measuring chamber ( 21 ) has an inlet ( 15 ) and a drain ( 16 ) through which it can be flowed through by the pollutant solution, and for a mechanical abrasion of the agent to be examined a rotating punch ( 19 ) with a sponge ( 17 ) whose pressure force can be varied.
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