DE60106275T2

DE60106275T2 - Dermatologische zusammensetzung

Info

Publication number: DE60106275T2
Application number: DE60106275T
Authority: DE
Inventors: Roger Aston; Leigh Trevor Canham
Original assignee: Psimedica Ltd
Current assignee: Psimedica Ltd
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-15
Publication date: 2006-03-09
Also published as: EP1309309A1; AU7860201A; GB2365769A; AU2001278602B2; CA2415782C; US20120134917A1; DE60106275T8; WO2002015863A1; GB0020276D0; US8128912B2; US20050226901A1; US20030170280A1; DE60106275D1; NZ524010A; EP1309309B1; CA2415782A1; JP2004506672A; ES2225583T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue dermatologische Zusammensetzung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine neue dermatologische Zusammensetzung, die Silicium und/oder Siliciumoxid enthält.
Der Ausdruck "dermatologische Zusammensetzung" deckt einen weiten Bereich von Produkten, die auf die Haut aufgetragen werden können. Solche Produkte können zur Behandlung von Hauterkrankungen oder geschädigter Haut verwendet werden; sie können zum Schutz der Haut oder für kosmetische Zwecke Verwendung finden; sie können ferner auch zur Behandlung von unter der Haut gelegenen Organen verwendet werden.
Dermatologische Zusammensetzungen werden in einer Anzahl verschiedener Formen auf die Haut aufgebracht, zu denen Cremen, Pasten, Puder und Gele gehören; sie können Bestandteile wie Öle, Pigmente, Füllstoffe, grenzflächenaktive Mittel, Emollientien, Mittel zum Alkalischmachen oder Mittel zum Ansäuern, Duftstoffe, pharmazeutische Produkte und partikelförmige Stoffe enthalten.
Partikelförmige Stoffe können in dermatologischen Zusammensetzungen aus einer Reihe von Gründen eingesetzt werden. Sie können als Füllstoff vorliegen, der das Volumen der Zusammensetzung für die Haut erhöht. Zu gewöhnlich in Hautcremen verwendeten Füllstoffen gehören Talk, Glimmer und Siliciumdioxid. Alternativ kann der partikelförmige Stoff der Creme eine Färbung verleihen, zum Beispiel für kosmetische Zwecke. Der partikelförmige Stoff kann eine nützliche Substanz sein, welche die Haut schützt oder eine günstige Wirkung auf die Haut ausübt oder eine günstige Wirkung auf unter der Haut liegende Organe ausübt.
Schließlich kann der partikelförmige Stoff ein Träger sein, der mit einer nützlichen Substanz so wechselwirkt, dass die Wirkung der nützlichen Substanz als Ergebnis der Wechselwirkung verstärkt wird. So kann ein Träger beispielsweise beim Transport einer nützlichen Substanz durch oder in die Haut helfen oder eine nützliche Substanz vor anderen Bestandteilen in der Zusammensetzung schützen.
Die Exposition gegenüber Sonnenlicht kann, wie wohl bekannt ist, Sonnenbrand, Alterungseffekte und Hautkrebs hervorrufen. Kosmetische Sonnenschutzpräparationen dienen dazu, dieses Risiko zu verringern, und enthalten oft chemische Verbindungen, die zu einer Absorption bestimmter Wellenlängen der UV-Strahlung befähigt sind. Viele Zusammensetzungen enthalten auch einen partikelförmigen Bestandteil mit Durchmessern von 10 bis 150 nm, der dazu dient, bestimmte Wellenlängen der UV-Strahlung zu reflektieren oder zu streuen, wobei die Zusammensetzung auf der Haut optisch transparent bleibt. Unabhängig von ihrer Wirksamkeit können UV-Strahlung absorbierende chemische Substanzen bei manchen Anwendern eine Sensibilisierung hervorrufen. Die verwendeten kleinen Partikel bestehen üblicherweise aus einem Metalloxid, wobei Titanoxid und Zinkoxid besonders üblich sind.
Ein mit der Verwendung von Titandioxid verbundenes Problem besteht darin, dass es einen relativ hohen Brechungsindex aufweist, was beim Auftragen auf die Haut eine Weißfärbung hervorruft. Zur Lösung dieses Problems wurden ultrafeine Partikel von Titandioxid verwendet, die im sichtbaren Bereich weniger Streuung verursachen. Ungünstigerweise sind derartige ultrafeine Partikel (von Titanoxid oder Zinkoxid) mit dem Problem einer Koagulation verbunden, die zu einer Verschlechterung ihrer optischen Eigenschaften führen kann. Ein weiteres mit Titanoxid und Zinkoxid verbundenes Problem liegt in ihrer Hydrophilie, wodurch die wasserabstoßenden Eigenschaften von Zusammensetzungen, die sie enthalten, verringert werden.
Dermatologische Zusammensetzungen müssen oft einer Reihe von Kriterien wie etwa dem kosmetischen Aussehen, der Wasserfestigkeit und der Stabilität genügen. Die Zusammensetzung sollte angenehm aufzutragen sein und sich nach dem Auftragen weiterhin angenehm anfühlen; sie sollte beispielsweise keine allergische Reaktion hervorrufen und sollte auch nicht zu einer Sensibilisierung der Haut führen.
Die Eigenschaft der Stabilität (der Beibehaltung der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Zusammensetzung nach der Herstellung) umfasst die Stabilität vor und nach dem Auftragen auf die Haut. Eine übliche Ursache der Instabilität von Zusammensetzungen liegt in der Agglomeration von einem oder mehreren ihrer Bestandteile. Die Agglomeration eines festen Bestandteils, der beispielsweise aus Nanopartikeln besteht, kann zu einer abrasiven oder unangenehmen Empfindung führen, wenn die Zusammensetzung auf die Haut aufgetragen wird.
Es gibt somit zahlreiche Probleme oder potentielle Probleme, die in Betracht gezogen werden müssen, wenn Produkte zur topischen Anwendung auf der menschlichen Haut auszuwählen sind; es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue dermatologische Zusammensetzung anzugeben, die zumindest einige dieser Probleme verbessert.
Gemäß einem ersten Aspekt gibt die vorliegende Erfindung eine dermatologische Zusammensetzung an, die eine Vielzahl verschiedener Partikel enthält, von denen mindestens eines der Partikel poröses und/oder polykristallines Silicium umfasst.
Die dermatologische Zusammensetzung enthält bevorzugt eine Vielzahl verschiedener Siliciumpartikel, von denen jedes in einer oder mehreren der folgenden Erscheinungsformen vorliegt: als in der Masse kristallines Silicium, als poröses Silicium, als amorphes Silicium und als polykristallines Silicium.
Poröses und/oder polykristallines Silicium kann, wenn es sich im Körper eines Säugers befindet, zu Kieselsäure H₄SiO₄ abgebaut werden. Klinische Ergebnisse legen nahe, dass die Exposition gegenüber Kieselsäure bei der Behandlung von Hauterkrankungen wie Psoriasis und mit der biologischen Alterung der Haut, der Haare und der Nägel verbundener Zustände von Wert ist. So sind beispielsweise in Untersuchungen von Lassus in Journal of International Medical Research 25 (1997), S. 206–209, und 21 (1993), S. 209–215, Ergebnisse von Tests diskutiert, bei denen Patientengruppen kolloidale Kieselsäure oral und topisch verabreicht wurde. Signifikante Verbesserungen wurden hinsichtlich der Hautdicke und des Turgors festgestellt; ein Leichterwerden der Symptome der chronischen Psoriasis vom Plaquetyp wurde ebenfalls festgestellt.
Die Wirkung von Kieselsäure, H₄SiO₄, als Nahrungsergänzung für Kälbernahrung wurde von Colomme et al., Biological Trace Element Research 56 (1997), S. 153, berichtet. Eine 4,9 %-ige Erhöhung des in der Nahrung enthaltenen Siliciums über einen Zeitraum von 23 Wochen führte zu einer 70 %-igen Erhöhung der Siliciumkonzentration im Serum und ergab eine signifikante Erhöhung der Niveaus an Hautcollagen.
Die vorliegende Erfindung gibt entsprechend eine Zusammensetzung an, die sich zur Verwendung als pharmazeutisches Produkt zur Verabfolgung von Kieselsäure über die Haut eignet. Die Zusammensetzung eignet sich zur Verwendung zur Behandlung von Erkrankungen, welche die Haut beeinträchtigen, wie etwa der Psoriasis, sowie von solchen Erkrankungen, bei denen die darunterliegenden Knochen und Gelenke betroffen sind, wie zum Beispiel bei Osteoporose.
Dünne Schichten von porösem Silicium zeigen eine gute optische Transparenz; so ergibt zum Beispiel ein 20 μm dicker Film mit einer Porosität von 90 % eine Transmission im sichtbaren Bereich von mehr als 95 %. Darüber hinaus ist die Absorption von UV-Strahlung durch poröses Silicium hoch; so beträgt beispielsweise der Absorptionskoeffizient über der direkten Bandlücke von Si (3,25 eV oder 400 nm) etwa 5·10⁴ cm^–1 für ein Material mit einer Porosität von 90 %. Dies übersteigt das UV-Absorptionsvermögen üblicherweise verwendeter Metalloxid-Nanopartikel wie etwa aus TiO₂, das einen Absorptionskoeffizienten von etwa 103 cm^–1 bei 400 nm aufweist, bei weitem. Daher eignet sich poröses Silicium zur Verwendung als Mittel zur Abschirmung von UV-Strahlung in einem Sonnenschutzpräparat.
Die dermatologische Zusammensetzung kann ferner einen dermatologisch akzeptablen Träger enthalten. Der dermatologische Träger ist vorzugsweise ein natürliches oder synthetisches Fett; das Fett kann ein Öl oder ein Wachs sein.
Poröses Silicium mit hoher Porosität besitzt einen Brechungsindex, der mit dem zahlreicher üblicherweise verwendeter dermatologischer Träger vergleichbar ist, weshalb es vom Träger noch wirksamer verdeckt werden kann.
Die dermatologische Zusammensetzung kann einen oder mehrere der folgenden Stoffe enthalten: ein Bindemittel auf Fettbasis, einen Füllstoff, ein Pigment, ein flüchtiges Öl, ein Antioxidationsmittel, ein grenzflächenaktives Mittel, ein Mittel zum Alkalischmachen, ein Mittel zum Ansäuern und einen Duftstoff.
Die dermatologische Zusammensetzung kann eine solche Zusammensetzung aufweisen, dass sie in einer der folgenden Formen vorliegt: als Creme, als Lotion, als topische Lösung, als Paste, als Salbe, als Puder, als Gel, als Tinktur und als Aerosol.
Für pharmazeutische Zwecke können kleine Mengen von porösem und/oder polykristallinem Silicium wirksam sein. Poröses und/oder polykristallines Silicium kann in einem Mengenanteil von weniger als 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorliegen. Das poröse und/oder polykristalline Silicium macht vorzugsweise mindestens 2 Gew.-% aus, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Geeigneterweise besitzt das oder jedes poröse und/oder polykristalline Siliciumpartikel eine Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis 250 μm; die Teilchengröße liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,15 μm; die Teilchengröße liegt noch bevorzugter im Bereich von 0,01 bis 0,03 μm.
Die dermatologische Zusammensetzung enthält vorteilhaft eine Vielzahl verschiedener Siliciumpartikel, wobei jedes Siliciumpartikel eine Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis 250 μm aufweist. Noch vorteilhafter besitzt jedes Siliciumpartikel eine Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis 0,15 μm. Noch vorteilhafter weist jedes Siliciumpartikel eine Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis 0,03 μm auf.
Der gewählte Bereich der Teilchengröße hängt von der beabsichtigten Verwendung der Zusammensetzung ab. Zur Verwendung in Sonnenschutzanwendungen kann es wünschenswert sein, wenn die Partikel eine Größe besitzen, bei der Ultraviolett-Wellenlängen gestreut werden. Die Obergrenze der Teilchengröße des porösen Siliciums ist durch die Forderung begrenzt, dass die Zusammensetzung angenehm anzuwenden sein muss. Partikel, die zu groß sind, führen dazu, dass sich die Zusammensetzung körnig anfühlt und eine Abrasion der Haut beim Auftragen verursachen kann. Die dermatologische Zusammensetzung kann als Deodorant verwendet werden. Die dermatologische Zusammensetzung kann ferner auch als farbiger Lippenstift Verwendung finden. Schließlich kann es auch erforderlich sein, kosmetische Aspekte in Betracht zu ziehen, da die Teilchengröße das Aussehen der Zusammensetzung auf der Haut beeinflusst.
Das Ausmaß der Porosität des porösen Siliciums beeinflusst die Geschwindigkeit, mit der es vom Säugerkörper absorbiert wird, wie von den Erfindern gezeigt wurde. Hoch poröses Silicium wird schneller resorbiert als weniger poröses Silicium. Die Porosität wird als Hohlraumanteil des porösen Siliciums gemessen.
Die dermatologische Zusammensetzung enthält vorzugsweise poröses Silicium, wobei das poröse Silicium eine Porosität von mindestens 1 % aufweist; noch bevorzugter besitzt das poröse Silicium eine Porosität von mindestens 50 %.
Poröses Silicium kann nach der Art der Porosität klassifiziert werden. Je nach den Herstellungsbedingungen kann es mikroporös sein, wobei die mittlere Porengröße weniger als 20 Å beträgt, es kann mesoporös sein, wobei die mittlere Porengröße 20 bis 500 Å beträgt, oder es kann makroporös sein, wobei die mittlere Porengröße über 500 Å beträgt.
Zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung enthält die dermatologische Zusammensetzung vorzugsweise poröses Silicium, wobei das poröse Silicium mikroporös oder mesoporös ist; noch bevorzugter ist das Silicium mesoporös.
Das poröse und/oder polykristalline Silicium ist vorzugsweise resorbierbar.
Die dermatologische Zusammensetzung enthält vorteilhaft ferner mindestens eine nützliche Substanz.
Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird eine nützliche Substanz definiert als eine Substanz, die eine günstige Wirkung ausübt, wenn sie einem tierischen oder menschlichen Körper verabreicht wird. Die nützliche Substanz kann sich innerhalb der Struktur des porösen und/oder polykristallinen Siliciums befinden. Wenn die nützliche Substanz resorbierbar ist, kann die Korrosion des porösen und/oder polykristallinen Siliciums zu einer Freisetzung der nützlichen Substanz führen.
Die nützliche Substanz kann eine oder mehrere der folgenden Substanzen sein: ein pharmazeutisches Material, ein biologisches Material, ein genetisches Material, ein radioaktives Material, ein antibakterielles Mittel oder ein lumineszierendes Material.
Die nützliche Substanz kann eine oder mehrere der folgenden Substanzen sein: Insulin, Lidocain, Alprostadil, Calcitonin, DNA, RNA, Tumornekrosefaktor (TNS), ein Peptid, ein Cytokin, ein Hormon, ein Antikörper, ein cytotoxisches Mittel, ein Adjuvans, ein Steroid, ein Antibiotikum, ein Cinnamat-Derivat, Octylmethoxycinnamat, ein Salicylat, ein Benzophenon, ein Anthranilat, ein Dibenzoylmethan, ein p-Aminobenzoat, ein Vitamin C-Derivat, ein β-Carotin, ein α-Tocopherol, ein Thiol, ein Mittel gegen Pilze, ein antivirales Mittel und ein Psoralen.
Eine weitere nützliche Substanz kann ein Protein sein, zum Beispiel Collagen. Collagen steht in dem Ruf, Wirkung gegen Alterung zu zeigen, wenn es auf die Haut aufgebracht wird. Eine weitere nützliche Substanz kann ein Vitamin sein, zum Beispiel Vitamin E. Eine weitere nützliche Substanz kann ein Spurenmineral sein. Zu einer nichterschöpfenden Liste geeigneter Spurenmineralien gehören Selen, Mangan, Molybdän, Chrom, Vanadium, Iod, Fluor und Cobalt.
Spurenelemente werden vom Körper nur in sehr kleinen Mengen gebraucht, wobei der empfohlene Tagesbedarf (Recommended Daily Allowance, RDA) bestimmter Spurenelemente weniger als 0,1 mg/Tag betragen kann. Die Wirkungen eines Mangels an Spurenelementen sind allerdings gut dokumentiert. Einige Spurenmineralien werden ferner in speziellen Bereichen des Körpers gebraucht. Die Verabreichung von Spurenelementen in Form einer topischen Anwendung ist daher attraktiv.
Eine weitere nützliche Substanz kann ein therapeutisches Element sein. Beispiele für mögliche therapeutische Elemente sind Lithium, Gold, Silber, Kupfer, Zink und Platin. Diese Elemente werden zur Behandlung von chronischen Erkrankungen in weitem Maße klinisch eingesetzt; Lithium wird zur Behandlung von Depressionen verwendet, Silber und Gold besitzen antibakterielle Eigenschaften, Kupfer und Zink werden allgemein über die Haut angewandt, und Platin wird bei der Behandlung neoplastischer Erkrankungen eingesetzt. Es kann auch erwünscht sein, dass diese Elemente durch topische Anwendung an speziellen Stellen abgegeben werden können.
Es ist selbstverständlich auch vorgesehen, dass das poröse Silicium mehr als eine nützliche Substanz enthalten kann, die in seine Struktur eingebracht wurde.
Die dermatologische Zusammensetzung enthält vorteilhaft derivatisiertes poröses Silicium. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird derivatisiertes poröses Silicium definiert als poröses Silicium, das eine molekulare oder atomare Monoschicht aufweist, die chemisch an mindestens einem Teil der Oberfläche des porösen Siliciums gebunden ist, wozu die Oberfläche der Poren gehört. Die chemische Bindung zwischen der Schicht und dem Silicium kann eine Si-C-Bindung und/oder eine Si-O-C-Bindung sein.
Auf diese Weise kann die nützliche Substanz an die Oberfläche des porösen Siliciums gebunden werden. Das poröse Silicium kann auch so derivatisiert sein, dass die Partikel des porösen und/oder polykristallinen Siliciums durch andere in der dermatologischen Zusammensetzung enthaltene Bestandteile leichter benetzt werden.
Die dermatologische Zusammensetzung enthält vorteilhaft Siliciumoxid; die dermatologische Zusammensetzung enthält noch vorteilhafter poröses und/oder polykristallines Siliciumoxid. Noch vorteilhafter enthält die dermatologische Zusammensetzung poröses Silicium, von dem ein Teil zu Siliciumoxid oxidiert wurde.
Die dermatologische Zusammensetzung kann eine Vielzahl von verschiedenen Spiegeln enthalten, wobei jeder Spiegel eine Vielzahl von Schichten aufweist, von denen jede Schicht poröses und/oder polykristallines Silicium enthält.
Durch das Vorliegen einer Vielzahl von porösen Schichten, von denen jede Schicht gegenüber der oder den angrenzenden Schichten eine unterschiedliche Porosität aufweist, und durch Kontrolle der Porosität jeder Schicht kann der Spiegel so ausgebildet werden, dass er Strahlung über einen begrenzten Wellenlängenbereich reflektiert. Die dermatologische Zusammensetzung kann eine erste Gruppe von Spiegeln enthalten, die Strahlung über einen ersten Wellenlängenbereich hinweg reflektieren, und eine zweite Gruppe von Spiegeln, die Strahlung über einen zweiten Wellenlängenbereich reflektieren. Die dermatologische Zusammensetzung kann verschiedene Gruppen von Spiegeln enthalten, von denen jede Gruppe Strahlung über einen Wellenlängenbereich reflektiert, der von dem der anderen Gruppen verschieden ist.
Die Verwendung von Spiegeln, die unterschiedliche Wellenlängen reflektieren, kann zwei Vorteile haben. Erstens führt sie potentiell zu einem größeren Schutz über einen größeren Wellenlängenbereich. Zweitens eröffnet sie die Möglichkeit für das Färben der Zusammensetzung unter Ausnutzung der Reflexionseigenschaften der Spiegel; auf diese Weise kann die Zusammensetzung dazu verwendet werden, die Haut dunkler zu färben, wodurch das Aussehen von Sonnenbräunung hervorgerufen wird.
Jeder Spiegel kann vorzugsweise eine größte Abmessung im Bereich von 50 nm bis 2 mm aufweisen. Noch bevorzugter besitzt jeder Spiegel eine größte Abmessung im Bereich von 100 nm bis 1 mm.
Jeder Spiegel kann eine größte Abmessung aufweisen, die größer als das Doppelte seiner kleinsten Abmessung ist.
Jeder Spiegel enthält vorteilhaft poröses Silicium.
Die Spiegel können elektromagnetische Strahlung von der menschlichen Haut wegreflektieren, auf welche die dermatologische Zusammensetzung aufgebracht wurde. Wenn jeder Spiegel resorbierbar ist, werden die Spiegel nach dem Aufbringen auf die Haut allmählich korrodieren. Diese Korrosion ist mit einer Veränderung des Aussehens der Zusammensetzung verknüpft; diese Änderung kann als Indikator für die Wirksamkeit der Zusammensetzung verwendet werden.
Das oder jedes dermatologische Partikel enthält bevorzugt Siliciumoxid.
Gemäß einem zweiten Aspekt gibt die Erfindung eine dermatologische Zusammensetzung an, die eine Vielzahl von Siliciumoxid-Spiegeln enthält, wobei jeder Siliciumoxid-Spiegel mehrere Schichten aufweist, von denen jede Schicht poröses und/oder polykristallines Siliciumoxid enthält.
Durch das Vorliegen einer Vielzahl von porösen Schichten, von denen jede Schicht gegenüber der oder den angrenzenden Schichten eine unterschiedliche Porosität aufweist, und durch Kontrolle der Porosität jeder Schicht kann der Spiegel so ausgebildet werden, dass er Strahlung über einen begrenzten Wellenlängenbereich reflektiert. Die dermatologische Zusammensetzung kann eine erste Gruppe von Spiegeln enthalten, die Strahlung über einen ersten Wellenlängenbereich hinweg reflektieren, und eine zweite Gruppe von Spiegeln, die Strahlung über einen zweiten Wellenlängenbereich reflektieren. Die dermatologische Zusammensetzung kann verschiedene Gruppen von Spiegeln enthalten, von denen jede Gruppe Strahlung über einen Wellenlängenbereich reflektiert, der von dem der anderen Gruppen verschieden ist.
Jeder Spiegel kann vorzugsweise eine größte Abmessung im Bereich von 50 nm bis 2 mm aufweisen. Noch bevorzugter besitzt jeder Spiegel eine größte Abmessung im Bereich von 100 nm bis 1 mm.
Jeder Spiegel kann eine größte Abmessung aufweisen, die größer als das Doppelte seiner kleinsten Abmessung ist.
Die dermatologische Zusammensetzung kann ferner einen dermatologisch akzeptablen Träger enthalten. Der dermatologische Träger ist vorzugsweise ein natürliches oder synthetisches Fett; das Fett kann ein Öl oder ein Wachs sein.
Poröses Siliciumoxid besitzt einen Brechungsindex, der mit dem von üblicherweise verwendeten dermatologischen Trägern vergleichbar ist, weshalb es vom Träger noch wirksamer verdeckt wird.
Das poröse Siliciumoxid ist vorzugsweise resorbierbar.
Die dermatologische Zusammensetzung kann einen oder mehrere der folgenden Stoffe enthalten: ein Bindemittel auf Fettbasis, einen Füllstoff, ein Pigment, ein flüchtiges Öl, ein Antioxidationsmittel, ein grenzflächenaktives Mittel und einen Duftstoff.
Die dermatologische Zusammensetzung kann eine solche Zusammensetzung aufweisen, dass sie in einer der folgenden Formen vorliegt: als Creme, als Lotion, als topische Lösung, als Paste, als Salbe, als Puder, als Gel, als Tinktur und als Aerosol.
Gemäß einem dritten Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zur therapeutischen oder prophylaktischen Behandlung eines menschlichen oder tierischen Körpers an, das die Schritte des topischen Aufbringens einer dermatologischen Zusammensetzung und des Wirkenlassens der dermatologischen Zusammensetzung zur Behandlung des Menschen oder des Tieres umfasst, wobei die dermatologische Zusammensetzung eine Vielzahl verschiedener dermatologischer Partikel enthält, von denen mindestens eines der dermatologischen Partikel poröses und/oder polykristallines Silicium umfasst.
Gemäß einem vierten Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zur kosmetischen Behandlung eines menschlichen oder tierischen Körpers an, das die Schritte des topischen Aufbringens einer dermatologischen Zusammensetzung und des Wirkenlassens der dermatologischen Zusammensetzung zur kosmetischen Behandlung des Menschen oder des Tieres umfasst, wobei die dermatologische Zusammensetzung eine Vielzahl verschiedener dermatologischer Partikel enthält, von denen mindestens eines der dermatologischen Partikel poröses und/oder polykristallines Silicium umfasst.
Gemäß einem fünften Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zur therapeutischen oder prophylaktischen Behandlung eines menschlichen oder tierischen Körpers an, das die Schritte des topischen Aufbringens einer dermatologischen Zusammensetzung und des Wirkenlassens der dermatologischen Zusammensetzung zur Behandlung des Menschen oder des Tieres umfasst, wobei die dermatologische Zusammensetzung eine Vielzahl verschiedener Siliciumspiegel enthält, wobei mindestens einer der Spiegel eine Vielzahl von Schichten von porösem und/oder polykristallinem Siliciumoxid enthält, wobei jede Schicht einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweist, der von dem der ihr benachbarten Schicht oder der ihr benachbarten Schichten verschieden ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zur kosmetischen Behandlung eines menschlichen oder tierischen Körpers an, das die Schritte des topischen Aufbringens einer dermatologischen Zusammensetzung und des Wirkenlassens der dermatologischen Zusammensetzung zur kosmetischen Behandlung des Menschen oder des Tieres umfasst, wobei die dermatologische Zusammensetzung eine Vielzahl von Spiegeln enthält, von denen mindestens einer der Spiegel eine Vielzahl von Schichten aus porösem und/oder polykristallinem Siliciumoxid enthält, wobei jede Schicht einen Brechungsindex aufweist, der von dem der ihr benachbarten Schicht oder der ihr benachbarten Schichten verschieden ist.
Gemäß einem siebten Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer dermatologischen Zusammensetzung an, das den Schritt des Kombinierens mindestens eines Partikels, das poröses und/oder polykristallines Silicium umfasst, mit einem dermatologisch geeigneten Träger umfasst.
Gemäß einem achten Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer dermatologischen Zusammensetzung an, das den Schritt des Kombinierens mindestens eines Spiegels mit einem dermatologisch akzeptablen Träger umfasst, wobei der Spiegel eine Vielzahl von Schichten aus porösem und/oder polykristallinem Siliciumoxid enthält, wobei jede Schicht einen Brechungsindex aufweist, der von dem der ihr benachbarten Schicht oder der ihr benachbarten Schichten verschieden ist.
Gemäß einem neunten Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zum Schutz mindestens eines Teils eines Tieres oder eines Menschen vor elektromagnetischer Strahlung an, das folgende Schritte umfasst:

(a) Aufbringen einer dermatologischen Zusammensetzung auf mindestens einen Teil der Haut des Tieres oder des Menschen und
(b) Reflektierenlassen mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung durch die dermatologische Zusammensetzung, wenn mindestens ein Teil der Haut elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt ist, wobei Schritt (b) den Schritt des Reflektierens mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung mit Hilfe einer Vielzahl verschiedener dermatologischer Spiegel umfasst.

Jeder dermatologische Spiegel kann eine Vielzahl von Schichten aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid enthalten. Jede Schicht aus porösem Silicium und/ oder porösem Siliciumoxid kann eine Porosität besitzen, die von der der benachbarten Schicht oder der benachbarten Schichten verschieden ist. Jeder dermatologische Spiegel kann eine Vielzahl von Schichten aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid aufweisen, bei denen hohe und niedrige Porosität abwechseln. Die Schichten mit niederer Porosität können jeweils eine Porosität im Bereich von 25 bis 65 % aufweisen; die Schichten mit hoher Porosität können jeweils eine Porosität im Bereich von 60 bis 95 % besitzen. Jeder dermatologische Spiegel kann mehr als 10 Schichten aufweisen. Jeder dermatologische Spiegel kann mehr als 100 Schichten aufweisen. Jeder dermatologische Spiegel kann mehr als 200 Schichten aufweisen.
Jeder dermatologische Spiegel kann 400 Schichten oder mehr aufweisen.
Jede Schicht aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid, aus welcher die Spiegel erzeugt sind, weist einen Brechungsindex auf, der von dem der ihr benachbarten Schicht oder der ihr benachbarten Schichten verschieden ist, wobei die kombinierten Schichten einen Bragg-Stapelspiegel bilden.
Die dermatologische Zusammensetzung kann einen dermatologisch akzeptablen Träger wie etwa ein natürliches oder synthetisches Fett enthalten. Die Vielzahl von verschiedenen dermatologischen Spiegeln kann in Form eines Pulvers vorliegen, wobei das Pulver über den Träger verteilt ist.
Jeder dermatologische Spiegel liegt bevorzugt in einer oder mehreren der folgenden Formen vor: als in der Masse kristallines Silicium, als poröses Silicium, als amorphes Silicium und als polykristallines Silicium.
Jeder dermatologische Spiegel besteht vorteilhaft aus Siliciumoxid.
Die dermatologische Zusammensetzung kann als Sonnencreme vorliegen, die Schutz gegen Ultraviolettstrahlung bietet.
Jeder dermatologische Spiegel kann poröses Silicium enthalten, und zumindest ein Teil des porösen Siliciums kann poröses polykristallines und/oder amorphes Silicium umfassen.
Schritt (b) kann den Schritt des Reflektierenlassens mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung durch die Vielzahl der dermatologischen Spiegel mit einem Peak des Reflexionsvermögens zwischen 5 nm und 380 nm umfassen.
Schritt (b) kann den Schritt des Reflektierenlassens mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung durch die Vielzahl der dermatologischen Spiegel mit einem Peak des Reflexionsvermögens zwischen 380 nm und 780 nm umfassen.
Schritt (b) kann den Schritt des Reflektierenlassens mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung durch die Vielzahl der dermatologischen Spiegel mit einem Peak des Reflexionsvermögens zwischen 740 nm und 100 μm umfassen.
Schritt (b) kann den Schritt des Reflektierenlassens mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung durch die Vielzahl der dermatologischen Spiegel mit einem Peak des Reflexionsvermögens zwischen 400 nm und 800 nm umfassen.
Schritt (b) kann den Schritt des Reflektierenlassens mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung durch die Vielzahl der dermatologischen Spiegel mit einem Peak des Reflexionsvermögens zwischen 550 nm und 700 nm umfassen.
Die mittlere Teilchengröße der Vielzahl verschiedener dermatologischer Spiegel liegt vorzugsweise im Bereich von 50 nm bis 2 mm. Noch bevorzugter liegt die mittlere Größe der Vielzahl der verschiedenen dermatologischen Spiegel im Bereich von 100 nm bis 1 mm.
Die mittlere Teilchengröße der Vielzahl verschiedener dermatologischer Spiegel kann im Bereich von 10 nm bis 50 μm liegen. Die mittlere Teilchengröße der Vielzahl verschiedener dermatologischer Spiegel kann im Bereich von 200 μm bis 1 mm liegen.
Die Reflexionseigenschaften der Vielzahl verschiedener dermatologischer Spiegel können der dermatologischen Zusammensetzung eine Färbung verleihen, oder sie können zur Reflexion unerwünschter Strahlung von der Haut verwendet werden, auf welche die Zusammensetzung aufgetragen wurde.
Gemäß einem zehnten Aspekt gibt die Erfindung eine dermatologische Zusammensetzung an, die eine Vielzahl von dermatologischen Spiegeln enthält.
Jeder dermatologische Spiegel kann eine Vielzahl von Schichten aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid enthalten. Jede Schicht aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid kann eine Porosität besitzen, die von der der benachbarten Schicht oder der benachbarten Schichten verschieden ist. Jeder dermatologische Spiegel kann eine Vielzahl von Schichten aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid aufweisen, bei denen hohe und niedrige Porosität abwechseln. Die Schichten mit niederer Porosität können jeweils eine Porosität im Bereich von 25 bis 65 % aufweisen; die Schichten mit hoher Porosität können jeweils eine Porosität im Bereich von 60 bis 95 % besitzen. Jeder dermatologische Spiegel kann mehr als 10 Schichten aufweisen. Jeder dermatologische Spiegel kann mehr als 100 Schichten aufweisen. Jeder dermatologische Spiegel kann mehr als 200 Schichten aufweisen. Jeder dermatologische Spiegel kann 400 Schichten oder mehr aufweisen.
Die dermatologische Zusammensetzung kann eine Sonnencreme sein.
Jeder dermatologische Spiegel liegt bevorzugt in einer oder mehreren der folgenden Formen vor: als in der Masse kristallines Silicium, als poröses Silicium, als amorphes Silicium und als polykristallines Silicium.
Jeder dermatologische Spiegel kann aus Siliciumoxid bestehen. Jeder dermatologische Spiegel kann aus porösem Siliciumoxid bestehen.
Jeder dermatologische Spiegel kann aus porösem Silicium bestehen, und das poröse Silicium kann poröses polykristallines und/oder poröses amorphes Silicium umfassen.
Die dermatologische Zusammensetzung enthält vorzugsweise einen dermatologisch akzeptablen Träger. Der dermatologische Träger kann vorteilhaft ein natürliches oder synthetisches Fett wie etwa ein Öl oder ein Wachs sein. Die Vielzahl von dermatologischen Spiegeln kann im Wesentlichen gleichmäßig über das Volumen des dermatologischen Trägers verteilt sein.
Die Orientierung jedes dermatologischen Spiegels kann im Wesentlichen statistisch sein.
Jeder dermatologische Träger kann aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid bestehen, wobei das poröse Silicium und/oder poröse Siliciumoxid eine solche Struktur aufweisen, dass, wenn jeder dermatologische Spiegel im Wesentlichen statistisch orientiert ist, die Vielzahl von dermatologischen Spiegeln einen Peak in ihrem Spektrum des Reflexionsvermögens im Bereich von 100 nm bis 380 nm aufweist.
Jeder dermatologische Träger kann aus porösem Silicium und/ oder porösem Siliciumoxid bestehen, wobei das poröse Silicium und/oder poröse Siliciumoxid eine solche Struktur aufweisen, dass, wenn jeder dermatologische Spiegel im Wesentlichen statistisch orientiert ist, die Vielzahl von dermatologischen Spiegeln einen Peak in ihrem Spektrum des Reflexionsvermögens im Bereich von 380 nm bis 780 nm aufweist.
Jeder dermatologische Träger kann aus porösem Silicium und/ oder porösem Siliciumoxid bestehen, wobei das poröse Silicium und/ oder poröse Siliciumoxid eine solche Struktur aufweisen, dass, wenn jeder dermatologische Spiegel im Wesentlichen statistisch orientiert ist, die Vielzahl von dermatologischen Spiegeln einen Peak in ihrem Spektrum des Reflexionsvermögens im Bereich von 740 nm bis 100 μm aufweist.
Jeder dermatologische Träger kann aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid bestehen, wobei das poröse Silicium und/oder poröse Siliciumoxid eine solche Struktur aufweisen, dass, wenn jeder dermatologische Spiegel im Wesentlichen statistisch orientiert ist, die Vielzahl von dermatologischen Spiegeln einen Peak in ihrem Spektrum des Reflexionsvermögens im Bereich von 400 nm bis 800 nm aufweist.
Jeder dermatologische Träger kann aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid bestehen, wobei das poröse Silicium und/oder poröse Siliciumoxid eine solche Struktur aufweisen, dass, wenn jeder dermatologische Spiegel im Wesentlichen statistisch orientiert ist, die Vielzahl von dermatologischen Spiegeln einen Peak in ihrem Spektrum des Reflexionsvermögens im Bereich von 550 nm bis 700 nm aufweist.
Jeder dermatologische Träger kann aus porösem Silicium und/oder porösem Siliciumoxid bestehen, wobei das poröse Silicium und/oder poröse Siliciumoxid eine solche Struktur aufweisen, dass, wenn jeder dermatologische Spiegel im Wesentlichen statistisch orientiert ist, die Vielzahl von dermatologischen Spiegeln einen Peak in ihrem Spektrum des Reflexionsvermögens im Bereich von 630 nm bis 700 nm aufweist.
Jeder dermatologische Spiegel kann im Wesentlichen aus porösem Silicium bestehen.
Jeder dermatologische Spiegel kann im Wesentlichen aus porösem Siliciumoxid bestehen.
Die mittlere Teilchengröße der Vielzahl dermatologischer Spiegel liegt vorzugsweise im Bereich von 50 nm bis 2 mm. Noch bevorzugter liegt die mittlere Teilchengröße der Vielzahl dermatologischer Spiegel im Bereich zwischen 100 nm and 1 mm.
Die mittlere Teilchengröße der mittleren Teilchengröße der Vielzahl dermatologischer Spiegel kann im Bereich von 10 nm bis 50 μm liegen. Die mittlere Teilchengröße der mittleren Teilchengröße der Vielzahl dermatologischer Spiegel kann im Bereich von 200 μm bis 100 μm liegen.
Zumindest einige der dermatologischen Spiegel können Siliciumoxid einer solchen Struktur aufweisen, dass es in menschlichem und/oder tierischem Schweiß löslich ist. Zumindest einige der dermatologischen Spiegel können Siliciumoxid einer solchen Struktur aufweisen, dass es in simuliertem menschlichem und/oder tierischem Schweiß löslich ist.
Zumindest einige der dermatologischen Spiegel können Silicium einer solchen Struktur aufweisen, dass es in menschlichem und/ oder tierischem Schweiß löslich ist. Zumindest einige der dermatologischen Spiegel können Silicium einer solchen Struktur aufweisen, dass es in simuliertem menschlichem und/oder tierischem Schweiß löslich ist.
Zumindest einige der dermatologischen Spiegel können eine nützliche Substanz enthalten.
Die Korrosion von Silicium und/oder Siliciumoxid, die einen Teil der dermatologischen Zusammensetzung bilden können, in Schweiß hat verschiedene Vorteile. Wie oben erwähnt, können dermatologische Spiegel der dermatologischen Zusammensetzung eine Färbung verleihen. Die Korrosion der Spiegel in Schweiß könnte daher zu einem Farbwechsel bei der Zusammensetzung führen, der dazu verwendet werden könnte, die Wirksamkeit der Zusammensetzung zu überwachen und anzuzeigen, dass ein weiteres Auftragen der Zusammensetzung erforderlich ist.
Die dermatologische Zusammensetzung enthält vorteilhaft ein flüchtiges Material. Das flüchtige Material kann mehr als eine Verbindung umfassen. Das flüchtige Material kann bei 20 °C und 760 mm Hg eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein. Das flüchtige Material ist vorzugsweise bei 20 °C und 760 mm Hg eine Flüssigkeit. Das flüchtige Material kann eine solche Flüchtigkeit besitzen, dass, wenn 9 g ± 1 g innerhalb einer Schicht aus mesoporösem Silicium vorgesehen ist, der Massenverlust durch Verdampfung bei 20 °C und 760 mm Hg während der ersten zwei Minuten der Messung gleich oder größer ist als 0,01 mg/min.
Das flüchtige Material kann Lavendelöl und/oder Teebaumöl sein.
Die dermatologischen Spiegel können von Wert sein, wenn der dermatologischen Zusammensetzung eine Färbung verliehen werden soll; sie können der Zusammensetzung auch ein glitzerndes oder funkelndes Aussehen verleihen. Zumindest ein Teil des flüchtigen Materials kann im oder auf dem Silicium und/oder Siliciumoxid verteilt sein, durch welches die dermatologische Zusammensetzung zumindest teilweise gebildet wird.
Das Silicium, aus dem die Vielzahl dermatologischer Spiegel zumindest teilweise bestehen, ist vorteilhaft poröses Silicium, und zumindest ein Teil des flüchtigen Materials liegt in mindestens einigen der Poren des porösen Siliciums vor.
Gemäß einem elften Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zur Abgabe einer nützlichen Substanz an oder durch zumindest einen Teil der Haut eines Tieres oder eines Menschen an, das folgende Schritte umfasst:

(a) Aufbringen einer dermatologischen Zusammensetzung, die eine nützliche Substanz enthält, auf mindestens einen Teil der Haut des Tieres oder des Menschen und
(b) Freisetzenlassen der nützlichen Substanz auf der Haut oder durch die Haut des Tieres und/oder des Menschen, wobei die dermatologische Zusammensetzung Silicium und/oder Siliciumoxid enthält, zumindest ein Teil der nützlichen Substanz in oder auf zumindest einem Teil des Siliciums und/oder Siliciumoxids vorliegt und wobei Schritt (b) den Schritt des Korrodierenlassens des Siliciums und/oder Siliciumoxids in aus der Haut des Tieres oder des Menschen ausgeschiedenem Schweiß umfasst, wodurch die nützliche Substanz freigesetzt wird.

Die dermatologische Zusammensetzung kann Silicium enthalten, und das Silicium kann unter einer oder mehreren der folgenden Formen vorliegen: als in der Masse kristallines Silicium, als poröses Silicium, als amorphes Silicium und als polykristallines Silicium. Die dermatologische Zusammensetzung enthält bevorzugt poröses Silicium.
Die dermatologische Zusammensetzung kann Siliciumoxid enthalten, und das Siliciumoxid kann poröses Siliciumoxid sein.
Die dermatologische Zusammensetzung kann poröses Silicium enthalten, und das poröse Silicium kann poröses polykristallines und/oder amorphes Silicium sein.
Die Auflösung von Silicium und/oder Siliciumoxid in Schweiß bedeutet, dass die damit verbundene nützliche Substanz als Ergebnis der Auflösung freigesetzt wird.
Der Schritt des Korrodierenlassens des porösen Siliciums und/oder porösen Siliciumoxids kann den Schritt des Korrodierenlassens des porösen Siliciums und/oder Siliciumoxids während 2 Stunden oder weniger als 2 Stunden nach dem Kontakt mit dem Schweiß umfassen.
Der Schritt des Korrodierenlassens des porösen Siliciums und/oder porösen Siliciumoxids kann den Schritt des Korrodierenlassens des porösen Siliciums und/oder Siliciumoxids während 6 Stunden oder weniger als 6 Stunden nach dem Kontakt mit dem Schweiß umfassen.
Die nützliche Substanz kann Silicium oder eine Siliciumverbindung umfassen. Die nützliche Substanz kann zumindest teilweise von mindestens einem Teil des porösen Siliciums gebildet werden.
Die nützliche Substanz kann eine oder mehrere der folgenden Substanzen sein: ein pharmazeutisches Material, ein biologisches Material, ein genetisches Material, ein radioaktives Material, ein antibakterielles Mittel oder ein lumineszierendes Material.
Die nützliche Substanz kann eine oder mehrere der folgenden Substanzen sein: Insulin, Lidocain, Alprostadil, Calcitonin, DNA, RNA, Tumornekrosefaktor (TNS), ein Peptid, ein Cytokin, ein Hormon, ein Antikörper, ein cytotoxisches Mittel, ein Adjuvans, ein Steroid, ein Antibiotikum, ein Cinnamat-Derivat, Octylmethoxycinnamat, ein Salicylat, ein Benzophenon, ein Anthranilat, ein Dibenzoylmethan, ein p-Aminobenzoat, ein Vitamin C-Derivat, ein β-Carotin, ein α-Tocopherol, ein Thiol, ein Mittel gegen Pilze, ein antivirales Mittel und ein Psoralen.
Eine weitere nützliche Substanz kann ein Protein sein, zum Beispiel Collagen. Collagen steht in dem Ruf, Wirkung gegen Alterung zu zeigen, wenn es auf die Haut aufgebracht wird. Eine weitere nützliche Substanz kann ein Vitamin sein, zum Beispiel Vitamin E. Eine weitere nützliche Substanz kann ein Spurenmineral sein. Zu einer nichterschöpfenden Liste geeigneter Spurenmineralien gehören Selen, Mangan, Molybdän, Chrom, Vanadium, Iod, Fluor und Cobalt.
Eine weitere nützliche Substanz kann ein therapeutisches Element sein. Beispiele für mögliche therapeutische Elemente sind Lithium, Gold, Silber, Kupfer, Zink und Platin.
Das Silicium, aus dem die dermatologische Zusammensetzung zumindest zum Teil bestehen kann, kann eine Vielzahl verschiedener Siliciumpartikel enthalten. Zumindest einige der Siliciumpartikel können poröses Silicium enthalten.
Das Siliciumoxid, aus dem die dermatologische Zusammensetzung zumindest zum Teil bestehen kann, kann eine Vielzahl verschiedener Siliciumoxidpartikelumfassen.
Gemäß einem zwölften Aspekt gibt die Erfindung eine dermatologische Zusammensetzung an, die eine Vielzahl verschiedener poröser Siliciumpartikel enthält, wobei jedes poröse Siliciumpartikel eine äußere Schicht aufweist; sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schicht eine solche Zusammensetzung besitzt, dass sie korrodiert, wenn sie mit der Haut eines Tieres oder eines Menschen in Kontakt gebracht wird.
Die äußere Schicht kann aus Gelatine bestehen.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt gibt die Erfindung eine dermatologische Zusammensetzung an, die eine Vielzahl verschiedener dermatologischer Partikel enthält.
Jedes dermatologische Partikel liegt vorzugsweise in einer oder mehreren der folgenden Formen vor: als in der Masse kristallines Silicium, als poröses Silicium, als amorphes Silicium und als polykristallines Silicium. Noch bevorzugter besteht jedes dermatologische Partikel aus porösem Silicium.
Bestimmte Formen von porösem Silicium sind photoluminescent und emittieren sichtbares Licht bei Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung. Es kann daher als Marker verwendet werden, um festzustellen, ob eine nützliche Substanz durch das Aufbringen einer dermatologischen Zusammensetzung verabreicht wurde. Partikel aus kleinen Teilchen aus porösem Silicium, die unter normalen Verhältnissen nicht sichtbar sind, können Photoluminescenz zeigen, wenn die Haut eines Tieres oder eines Menschen UV-Strahlung ausgesetzt wird.
Jedes dermatologische Partikel enthält vorteilhaft Siliciumoxid. Noch vorteilhafter enthält jedes Siliciumoxidpartikel poröses Siliciumoxid.
Die dermatologische Zusammensetzung kann ferner einen dermatologisch akzeptablen Träger enthalten. Der dermatologische Träger ist bevorzugt ein natürliches oder synthetisches Fett, wobei das Fett ein Öl oder ein Wachs sein kann. Die Vielzahl verschiedener Partikel aus Silicium und/oder Siliciumoxid kann über den Träger verteilt sein.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt gibt die Erfindung die Verwendung von Silicium und/oder Siliciumoxid zur Herstellung eines Arzneimittels zur Abgabe einer nützlichen Substanz an oder durch mindestens einen Teil der Haut eines Tieres oder eines Menschen an.
Der Schritt der Abgabe einer nützlichen Substanz an oder durch zumindest einen Teil der Haut kann die Schritte des Aufbringens einer dermatologischen Zusammensetzung, die eine nützliche Substanz enthält, auf mindestens einen Teil der Haut des Tieres oder des Menschen und das Freisetzenlassen der nützlichen Substanz auf oder durch die Haut des Tieres und/oder des Menschen umfassen.
Die dermatologische Zusammensetzung kann mindestens einen Teil des Siliciums und/oder Siliciumoxids enthalten.
Zumindest ein Teil der nützlichen Substanz kann in oder auf zumindest einem Teil des Siliciums und/oder Siliciumoxids vorliegen, und der Schritt des Freisetzenlassens der nützlichen Substanz kann den Schritt des Korrodierenlassens des Siliciums und/oder Siliciumoxids in aus der Haut des Tieres oder Menschen ausgeschiedenem Schweiß umfassen, wodurch die nützliche Substanz freigesetzt wird.
Das Silicium, das zur Abgabe der nützlichen Substanz verwendet wird, kann unter einer oder mehreren der folgenden Formen ausgewählt werden: unter in der Masse kristallinem Silicium, porösem Silicium, amorphem Silicium und polykristallinem Silicium. Das Silicium ist bevorzugt poröses Silicium.
Das Siliciumoxid, das zur Abgabe der nützlichen Substanz verwendet wird, kann poröses Siliciumoxid sein.
Die Auflösung von Silicium und/oder Siliciumoxid in Schweiß bedeutet, dass die damit verbundene nützliche Substanz als Ergebnis der Auflösung freigesetzt werden kann.
Der Schritt des Korrodierenlassens des porösen Siliciums und/oder Siliciumoxids kann den Schritt des Korrodierenlassens des porösen Siliciums und/oder Siliciumoxids während 2 Stunden oder weniger als 2 Stunden nach dem Kontakt mit dem Schweiß umfassen.
Der Schritt des Korrodierenlassens des porösen Siliciums und/oder porösen Siliciumoxids kann den Schritt des Korrodierenlassens des porösen Siliciums und/oder Siliciumoxids während 6 Stunden oder weniger als 6 Stunden nach dem Kontakt mit dem Schweiß umfassen.
Die nützliche Substanz kann Silicium oder eine Siliciumverbindung umfassen. Die nützliche Substanz kann zumindest teilweise von mindestens einem Teil des porösen Siliciums gebildet werden.
Die nützliche Substanz kann eine oder mehrere der folgenden Substanzen sein: ein pharmazeutisches Material, ein biologisches Material, ein genetisches Material, ein radioaktives Material, ein antibakterielles Mittel oder ein lumineszierendes Material.
Die nützliche Substanz kann eine oder mehrere der folgenden Substanzen sein: Insulin, Lidocain, Alprostadil, Calcitonin, DNA, RNA, Tumornekrosefaktor (TNS), ein Peptid, ein Cytokin, ein Hormon, ein Antikörper, ein cytotoxisches Mittel, ein Adjuvans, ein Steroid, ein Antibiotikum, ein Cinnamat-Derivat, Octylmethoxycinnamat, ein Salicylat, ein Benzophenon, ein Anthranilat, ein Dibenzoylmethan, ein p-Aminobenzoat, ein Vitamin C-Derivat, ein β-Carotin, ein α-Tocopherol, ein Thiol, ein Mittel gegen Pilze, ein antivirales Mittel und ein Psoralen.
Eine weitere nützliche Substanz kann ein Protein sein, zum Beispiel Collagen. Collagen steht in dem Ruf, Wirkung gegen Alterung zu zeigen, wenn es auf die Haut aufgebracht wird. Eine weitere nützliche Substanz kann ein Vitamin sein, zum Beispiel Vitamin E. Eine weitere nützliche Substanz kann ein Spurenmineral sein. Zu einer nicht erschöpfenden Liste geeigneter Spurenmineralien gehören Selen, Mangan, Molybdän, Chrom, Vanadium, Iod, Fluor und Cobalt.
Eine weitere nützliche Substanz kann ein therapeutisches Element sein. Beispiele für mögliche therapeutische Elemente sind Lithium, Gold, Silber, Kupfer, Zink und Platin.
Das Silicium, aus dem die dermatologische Zusammensetzung zumindest zum Teil bestehen kann, kann eine Vielzahl verschiedener Siliciumpartikel enthalten. Zumindest einige der Siliciumpartikel können aus porösem Silicium bestehen.
Das Siliciumoxid, aus dem die dermatologische Zusammensetzung zumindest zum Teil bestehen kann, kann eine Vielzahl verschiedener Siliciumoxidpartikel umfassen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezug auf die nachstehenden Beispiele lediglich beispielhaft erläutert; es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße dermatologische Zusammensetzung, die eine Vielzahl verschiedener Partikel enthält, die in Kontakt mit menschlicher Haut stehen;
2 eines der in 1 dargestellten Partikel;
3 Transmissionsspektren und Absorptionsspektren, in denen in der Masse kristallines Silicium mit porösem Silicium mit unterschiedlichem Porositätsgrad verglichen ist;
4 ein rasterelektronenmikroskopisches Bild eines porösen Siliciumspiegels vor dem Eintauchen in simulierten menschlichen Schweiß;
5 rasterelektronenmikroskopische Bilder eines porösen Siliciumspiegels nach dem Eintauchen in simulierten menschlichen Schweiß während einer Zeitdauer von zwei, sechs und zwanzig Stunden;
6 zwei rasterelektronenmikroskopische Bilder von porösen Siliciumspiegeln nach dem Eintauchen in simulierten menschlichen Schweiß während der gleichen Zeitdauer, wobei das Eintauchen für jeden Spiegel unter unterschiedlichen Bedingungen erfolgte;
7 Reflexionsspektren für poröses Silicium, das in Form eines Films sowie in Form eines Pulvers vorlag;
8 die Wirkung der Oxidation auf das Reflexionsspektrum des porösen Siliciumspiegels;
9(a) ein rasterelektronenmikroskopisches Bild eines porösen Siliconspiegels, der mit Gelatine beschichtet und mit Teebaumöl imprägniert ist;
9(b) EDX-Spektren für einen mit Gelatine beschichteten porösen Siliciumspiegel;
10(a) ein rasterelektronenmikroskopisches Bild einer auf einem Siliciumsubstrat abgeschiedenen polykristallinen Schicht sowie
10(b) und 10(c) rasterelektronenmikroskopische Bilder von porosierten polykristallinen Schichten.
Herstellung einer ersten dermatologischen Zusammensetzung
Eine erste erfindungsgemäße dermatologische Zusammensetzung kann nach folgendem Verfahren hergestellt werden:
Schritt A1
Poröses Silicium wurde durch anodische Oxidation eines stark mit Bor dotierten CZ-Siliciumwafers mit einem anfänglichen spezifischen Widerstand von 0,01 bis 0,03 Ω·cm hergestellt. Die anodische Oxidation wurde in einer elektrochemischen Zelle durchgeführt, wie sie in dem Patent US 5 348 618 beschrieben ist; sie enthielt einen Elektrolyten, der aus einer 10 %-igen Lösung von Fluorwasserstoffsäure in Ethanol bestand. Ein Anodisierungsstrom einer Stromdichte von 50 mA·cm^–2 wurde 12 min hindurchgeleitet. Hierdurch wurde eine 20 μm dicke poröse Siliciumschicht einer Porosität von 90 % und einer massenbezogenen Flächendichte von 0,47 mg·cm^–2 erhalten.
Schritt B1
Die poröse Siliciumschicht kann dann von dem darunterliegenden Wafer dadurch abgelöst werden, dass die Stromdichte für einige Sekunden auf einen ausreichend hohen Wert erhöht wird, so dass das Silicium an der Grenzfläche zwischen dem porösen und dem in der Masse kristallinen Bereich vollständig aufgelöst wird. Es wurde dann superkritisch getrocknet, wie von Canham in Nature 368 (1994), S. 133–135, beschrieben ist.
Schritt C1
Zur Erzeugung von porösem Silicium in einer zur Verwendung in einer dermatologischen Zusammensetzung geeigneten Partikelform wurde die abgenommene Schicht in einer Flüssigkeit, von der bekannt ist, dass sie eine gute Dispergierung von Siliciumpulvern erlaubt, mit Ultraschall beschallt. Es erwies sich, dass übliche organische Flüssigkeiten wie Alkohole, Ketone oder Aldehyde geeignet sind. Es war dann erforderlich, die Größe der Siliciumpartikel zu verringern. Dies wurde mit einer Zentrifuge vorgenommen, wie von Mizuta et al. in Ceramic Bulletin 61 (1982), S. 872–875, beschrieben ist. Die Schicht aus porösen Siliciumpartikeln wurde in n-Propanol suspendiert und zur Entfernung von großen Agglomeraten bei einer Drehzahl von 12000 U/min zentrifugiert. Der Überstand wurde dann bei 17000 U/min zentrifugiert und ergab eine Dispersion von Nanopartikeln aus porösem Silicium.
Alternativ kann die Teilchengröße durch Mahlen verringert werden, wie von Kerkar et al. in J. Am. Ceram. Soc. 73 (1990), S. 2879–2885, beschrieben wurde. Die abgenommene Schicht wird mit einer organischen Flüssigkeit wie Trichlorethylen gemischt und in einer Kugelmühle in einem Si₃N₄-Behälter mit Kugeln aus Si₃N₄ während einiger Stunden gemahlen.
Schritt D1
Nach Entfernen der organischen Flüssigkeit und Trocknen war das gepulverte poröse Silicium zur Verwendung in einer dermatologischen Zusammensetzung geeignet. Es wurde entweder ohne weitere Verarbeitung oder mit einer oder mehreren nützlichen Substanzen eingesetzt.
Es gibt eine Reihe von Verfahren, nach denen eine nützliche Substanz an Siliciumpartikel gebunden werden kann, die in der dermatologischen Zusammensetzung eingesetzt werden sollen. Die nützliche Substanz kann in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst oder suspendiert werden, worauf dann die Siliciumpartikel in der resultierenden Lösung für eine Zeit inkubiert werden können.
Die nützliche Substanz kann auf der Oberfläche der Implantate abgeschieden werden. Wenn es sich bei den Implantaten um poröses Silicium handelt, kann eine Lösung der nützlichen Substanz durch Kapillarwirkung in die Poren des porösen Siliciums eingebracht werden. Wenn die Siliciumpartikel einen Hohlraum aufweisen, kann die Lösung in ähnlicher Weise auch durch Kapillarwirkung in den Hohlraum eingebracht werden. Wenn die nützliche Substanz ein Feststoff ist, jedoch bei 20 °C einen ausreichend hohen Dampfdruck besitzt, kann sie auf die Oberfläche der Siliciumpartikel aufsublimiert werden. Wenn eine Lösung oder Suspension der nützlichen Substanz hergestellt werden kann, kann die Substanz durch aufeinander folgendes Eintauchen in die Lösung/Suspension und anschließendes Gefriertrocknen auf die Siliciumpartikel aufgebracht werden.
Die Teilchengröße des porösen Siliciums wurde durch Transmissionselektronenmikroskopie gemessen, jedoch können auch beliebige andere geeignete Methoden, wie etwa die Laser-Doppler-Teilchengrößenanalyse, die Lichtstreuung oder Stokes-Sedimentationstechniken, angewandt werden.
Schritt E1
Eine dermatologische Zusammensetzung wurde durch Mischen von gepulvertem porösem Silicium mit einem dermatologisch akzeptablen Träger so hergestellt, dass das poröse Silicium etwa 2 Gew.-% der Zusammensetzung ausmachte. Wenn der Träger ein Öl ist, können die Siliciumpartikel unter Rühren zur Homogenisierung des Gemisches in das Öl eingesprüht werden. Das Gemisch aus Öl und porösem Silicium kann dann mit anderen Bestandteilen kombiniert werden, um die dermatologische Zusammensetzung zu erzeugen.
Herstellung einer zweiten dermatologischen Zusammensetzung
Eine zweite erfindungsgemäße dermatologische Zusammensetzung kann nach folgendem Verfahren hergestellt werden:
Schritt A2
Ein p^–-CZ-Si-Substrat mit 0,2 Ω·cm wird in einem Elektrolyten aus H₂O:HF:C₂H₅OH, in dem die Bestandteile im Volumenverhältnis 1:1:2 vorliegen, anodisch oxidiert. Die Stromdichte wurde periodisch von 30 mA·cm^–2 auf 120 mA·cm^–2 moduliert, um Schichten niedriger Porosität (entsprechend 30 mA·cm^–2) und hoher Porosität (entsprechend 120 mA·cm^–2) zu erzielen. Die anodische Oxidation in dieser Weise führt zur Bildung eines Mehrschicht-Siliciumspiegels. Durch Variieren der Zeitintervalle, innerhalb derer der Strom mit den beiden Stromdichten fließen gelassen wird, kann der Sperrbereich (der Spektralbereich mit hohem Reflexionsvermögen) des Spiegels über den sichtbaren Bereich und in den ultravioletten Bereich hinein eingestellt werden.
Typische angenäherte Werte des Reflexionsvermögens der so nach dem Ätzen erhaltenen porösen Siliciumspiegel sind 99 % bei 740 nm, 90 % bei 490 nm und 50 % bei 370 nm.
Schritt B2
Eine Vielzahl verschiedener partikelförmiger Siliciumspiegel kann dann aus dem einzelnen Mehrschichtspiegelfilm durch Wiederholen der Schritte B1 bis E1 erhalten werden, die für die erste dermatologische Zusammensetzung angegeben sind. Auf diese Weise wird der Mehrschichtspiegel vom Siliciumsubstrat abgelöst, entweder durch Ultraschall oder durch Zerkleinern in Siliciumpartikel umgewandelt (wobei zumindest einige der Partikel ein Spiegel sind), mit einer oder mehreren nützlichen Substanzen kombiniert und schließlich mit einem geeigneten dermatologischen Träger kombiniert.
1 zeigt eine Reihe von partikelförmigen Spiegeln 11, die in Kontakt mit der Haut 12 stehen. Jeder partikelförmige Spiegel 11 umfasst eine Vielzahl von Schichten aus porösem Silicium (vergleiche 2). Strahlung 13, zum Beispiel UV-A-Strahlung, wird durch die Spiegel 11 reflektiert, bevor die Strahlung 13 die Haut 12 erreicht. Die partikelförmigen Spiegel 11 bilden einen Teil einer dermatologischen Zusammensetzung, die auch einen dermatologisch akzeptablen Träger 14 enthält.
2 zeigt einen der in 1 dargestellten partikelförmigen Spiegel, der allgemein mit 13 bezeichnet ist. Der partikelförmige Spiegel 13 weist eine erste Gruppe von Schichten 21 und eine zweite Gruppe von Schichten 22 auf, wobei die Porosität der ersten Gruppe 21 von der Porosität der zweiten Gruppe 22 verschieden ist.
Herstellung einer dritten dermatologischen Zusammensetzung
Eine dritte erfindungsgemäße dermatologische Zusammensetzung kann in folgender Weise hergestellt werden:
Schritt A3
Schritt A2, der für die Herstellung der zweiten dermatologischen Zusammensetzung angegeben wurde, wird mit einer Modulation zwischen 80 mA·cm^–2 und 120 mA·cm^–2 wiederholt. Der Mehrschichtspiegel aus porösem Silicium kann dann von dem darunterliegenden Wafer durch Erhöhung der Stromdichte für einige Sekunden auf einen ausreichend hohen Wert, bei dem das Silicium an der Grenzfläche zwischen dem porösem Bereich und dem in der Masse kristallinen Bereich vollständig aufgelöst wird, abgelöst werden. Der Spiegel wird dann überkritisch getrocknet, wie von Canham in Nature 368 (1994), S. 133–135, beschrieben, und durch Erhitzen des Mehrschichtspiegels in trockenem Sauerstoff bei 950 °C während fünf Minuten thermisch oxidiert, wodurch ein Mehrschichtspiegel aus porösem Siliciumoxid erhalten wird (M. Berger et al., Thin Solid Films 297 (1997), S. 237–240).
Schritt B3
Eine Vielzahl verschiedener Spiegel aus porösem Siliciumoxid kann dann aus dem einzelnen Mehrschichtspiegel aus Siliciumoxid durch Wiederholung der Schritte C1 bis E1 erhalten werden, die für die erste dermatologische Zusammensetzung angeführt wurden. Auf diese Weise wird der Mehrschichtspiegel aus Siliciumoxid vom Substrat abgenommen und entweder durch Ultraschall oder durch Zerkleinerung in Partikel umgewandelt, mit einer oder mehreren nützlichen Substanzen kombiniert und schließlich mit einem geeigneten dermatologischen Träger kombiniert.
Die Hydrophilie des Spiegels aus porösem Siliciumoxid kann durch Nassoxidation des porösen Siliciums in Schritt A3 erhöht werden. Durch Erhöhung der Hydrophilie auf diese Weise können wässerige Lösungen für die Prozesse der Beschallung mit Ultraschall und des Zentrifugierens in Zusammenhang mit Schritt C1 verwendet werden.
Herstellung einer vierten dermatologischen Zusammensetzung
Eine vierte erfindungsgemäße dermatologische Zusammensetzung kann in folgender Weise hergestellt werden:
Schritt A4
Ein (100)-Wafer vom p-Typ, der mit Bor dotiert ist und einen spezifischen Widerstand von 0,01 Ω·cm besitzt, wird galvanostatisch bei 37 mA·cm^–2 3 h im Dunkeln in einem volumenbezogenen 1:1-Gemisch von 48 % HF:C₂H₅OH anodisch oxidiert, wodurch eine einzige, 300 μm dicke Schicht aus porösem Silicium erhalten wird. Diese einzige Schicht aus porösem Silicium besitzt eine mittlere Porosität von 65 %. Durch eine Ätzung mit hoher Stromdichte von 400 mA·cm^–2 während 5 min wird dann die poröse Schicht als freier Film abgelöst.
Anschließend wurde ein Spülen mit Ethanol und überschüssigem trockenem Hexan durchgeführt, wobei keine Zwischentrocknung der Wafer vorgenommen wurde. Danach wurde eine Derivatisierung durchgeführt, wobei eine durch eine Lewissäure (EtAlCl₂) vermittelte Hydrosilylierung zum Ersatz der Siliciumhydrid-Endgruppen der Wafer angewandt wurde. Die Hydrosilylierung wurde mit 1-Dodecin durchgeführt und ergab eine Oberfläche mit Dodecenyl-Endgruppen. Die mit einer Lewissäure vermittelte Hydrosilylierung wurde in folgender Weise durchgeführt:
Eine Hexanlösung der Lewissäure (EtAlCl₂) wird mit der Oberfläche der frisch anodisierten Probe von porösem Silicium (die eine einzige Schicht gleichmäßiger Porosität aufweist) in Kontakt gebracht. 1-Dodecin wird dann auf die Oberfläche des porösen Siliciums gebracht, worauf die Umsetzung bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C während einer Zeitdauer von mindestens 2 h ablaufen gelassen wird. Die Probe wird danach mit THF und anschließend CH₂Cl₂ gequencht. Das ganze Verfahren, von der Anwendung der Lewissäure bis zum Quenchen mit CH₂Cl₂, wird in einer inerten Atmosphäre vorgenommen. Die derivatisierte Probe wird dann in Ethanol gespült und unter einem N₂-Strom getrocknet. Die resultierende Oberfläche ist mit einer Monoschicht aus Dodecenylgruppen abgeschlossen.
Schritt B4
Eine Vielzahl verschiedener Siliciumpartikel, von denen jedes aus derivatisiertem porösem Silicium besteht, kann dann aus der einzigen Schicht von derivatisiertem porösem Silicium durch Wiederholung der Schritte C1 bis E1 erhalten werden, die für die erste dermatologische Zusammensetzung beschrieben wurden. Auf diese Weise wird die einzelne Schicht aus derivatisiertem porösem Silicium vom Substrat abgelöst, durch Beschallen mit Ultraschall oder durch Zerkleinern in Partikel umgewandelt, mit einer oder mehreren nützlichen Substanzen kombiniert und schließlich mit einem geeigneten dermatologischen Träger kombiniert.
Herstellung einer fünften dermatologischen Zusammensetzung
Eine fünfte erfindungsgemäße dermatologische Zusammensetzung kann nach folgendem Verfahren hergestellt werden: Eine Schicht aus polykristallinem Silicium wurde durch Pyrolyse von SiH₄ bei 0,3 Torr und 600 bis 620 °C in einem Ofen mit beheizten Wänden zur chemischen Abscheidung aus der Gasphase bei niederem Druck vom Typ Thermco TMX9000 auf einem Glassubstrat abgeschieden. Das Glassubstrat wird dann durch Ätzen in wässeriger HF-Lösung entfernt, wodurch eine freie Schicht erhalten wird. Die polykristalline Schicht kann dann durch Ultraschallbehandlung oder Mahlen wie in Schritt C 1 beschrieben in eine Vielzahl verschiedener Siliciumpartikel umgewandelt und mit einem dermatologisch geeigneten Träger kombiniert werden, wie in Schritt E1 beschrieben ist.
Alternativ kann die Vielzahl verschiedener polykristalliner Siliciumpartikel vor der Kombination mit dem dermatologisch akzeptablen Träger durch Ätzen porosiert werden.
Herstellung einer sechsten dermatologischen Zusammensetzung
Eine sechste erfindungsgemäße dermatologische Zusammensetzung kann nach folgendem Verfahren hergestellt werden:
Ein Spiegel aus einer Vielzahl von Schichten aus polykristallinem Silicium kann auf einem Substrat durch PECVD-Abscheidung von mit Wasserstoff verdünntem SiH₄ unter Anwendung von Elektronen-Cyclotronresonanz bei Temperaturen von weniger als 200 °C auf einem Substrat abgeschieden werden (vergleiche Kalkan et al., J. Appl. Phys. 88 (2000), S. 55–561). Die Mikrowellenleistung wird zeitlich periodisch moduliert, um eine Reihe von Schichten aus polykristallinem Silicium zu erzeugen, wobei jede Schicht einen Brechungsindex aufweist, der von dem der benachbarten Schichten) verschieden ist. Das Verfahren wird bei einem Druck zwischen 5 und 12 mTorr, einem Silandurchsatz von 2 sccm und einem Wasserstoffdurchsatz von 40 sccm durchgeführt.
Der polykristalline Spiegel kann dann durch Ultraschallbehandlung oder Mahlen, wie in Schritt C1 beschrieben, in eine Vielzahl verschiedener partikelförmiger Spiegel umgewandelt und, wie in Schritt E1 beschrieben, mit einem dermatologisch akzeptablen Träger kombiniert werden.
Transmissions-Wellenlängen-Charakteristik von porösem Silicium
3 zeigt Spektren der Transmission T und des Absorptionskoeffizienten A in Abhängigkeit von der Photonenenergie E für poröses und für in der Masse kristallines Silicium. Kurve 31 entspricht einer Siliciumschicht einer Porosität von 90 %, die UV-Strahlung mit Photonenenergien von 3,87 bis 3,25 eV (320 bis 400 nm) wirksam abschirmt, während sie für sichtbares Licht niedrigerer Energie und längerer Wellenlänge durchlässig ist. Kurve 32 entspricht porösem Silicium einer Porosität von 75 %; ein Vergleich der Kurven 31 und 32 zeigt, wie die Transmissionseigenschaften durch Änderung der Porosität des porösen Siliciums geändert werden können. Eine verbesserte UV-Abschirmung kann auf Kosten eines Teils der optischen Transparenz erzielt werden, und umgekehrt. Die optischen Eigenschaften von in der Masse kristallinem Silicium, die in Kurve 33 dargestellt sind, zeigen UV-Abschirmvermögen, jedoch nur eine sehr geringe optische Transparenz.
Stabilität von porösem Silicium in Schweiß
Mehrschichtspiegel aus Silicium mit 10 Schichtwiederholungen, die jeweils 10 poröse Siliciumschichten mit niederer Porosität und 10 poröse Siliciumschichten mit hoher Porosität aufwiesen, wurden durch anodische Oxidation bei einer modulierten Stromdichte während insgesamt 156 s in 20 %-iger ethanolischer HF hergestellt.
Jeder der Spiegel mit 10 Schichtwiederholungen wurde für variierende Dauer in simulierten menschlichen Schweiß (SHS) eingetaucht. Die Herstellung von simuliertem menschlichem Schweiß erfolgte gemäß der ISO-Norm (3160/2); sie ist von J. P. Randin in J. Biomed. Mater. Res. 22 (1988) 649 beschrieben. Der simulierte Schweiß enthält NaCl (20 g/l), NH₄Cl (17,5 g/l), Harnstoff (5 g/l), Essigsäure (2,5 g/l) und Milchsäure (15 g/l). Der pH-Wert wurde durch Zusatz von NaOH auf 5,5 eingestellt.
4 zeigt ein rasterelektronenmikroskopisches Bild von einem der Siliciumspiegel mit 10 Schichtwiederholungen vor dem Eintauchen in den simulierten menschlichen Schweiß.
5 zeigt rasterelektronenmikroskopische Bilder von einem der Spiegel mit 10 Schichtwiederholungen nach Eintauchen in SHS für eine Zeitdauer von 2, 6 und 20 h bei 25 °C. Nach 2 h (5(a)) liegt eine minimale Änderung in der Dicke vor, jedoch ist die oberste Schicht mit hoher Porosität stark angegriffen; nach 6 h (5(b)) liegen noch 18 der 20 Schichten vor, während nach 20 h (5(c)) die Hälfte der Struktur vollständig gelöst ist und der Rest über seine ganze Tiefe geschädigt und teilweise delaminiert ist.
6 zeigt zwei Spiegel, von denen einer (6(a)) während 2 h bei 25 °C in SHS eingetaucht worden war und einer (6(b)) 2 h bei 37 °C in SHS eingetaucht worden war. Der Spiegel, der bei 37 °C eingetaucht worden war, wurde ferner gleichzeitig mit UV-Strahlung (2,5 mW·cm^–2, 365 nm) beleuchtet. Die Beleuchtung mit UV-Strahlung bei erhöhten Temperaturen simuliert Sonnenbadbedingungen. Der Vergleich der 6(a) und 6(b) zeigt, dass die Beleuchtung mit UV und eine Temperaturerhöhung eine Erhöhung der Korrosionsrate verursachen.
Reflexionseigenschaften von porösem Silicium und oxidiertem porösem Silicium
Ein ultradicker freier Spiegel mit 300 Schichtwiederholungen (600 Schichten) wurde durch anodische Oxidation in 20 %-iger ethanolischer HF bei einer modulierten Stromdichte (0,7 A während Intervallen von 9 s und 4,55 A in Intervallen von 4,5 s, wobei das Umschalten zwischen dem hohen und dem niedrigen Strom nicht augenblicklich war) während insgesamt 1 h und 8 min hergestellt.
Bei Betrachtung unter einem normalen Betrachtungswinkel besaß die Vorderfläche einen roten Farbton und die Rückfläche eine kräftige grüne Färbung. 7(a) zeigt das Spektrum des Reflexionsvermögens, das von der Vorderfläche des intakten, 150 um dicken Films mit einem Ocean Optics S2000-System aufgenommen wurde. Der Peak des Reflexionsvermögens bei etwa 650 nm ist mit dem roten Farbton in Übereinstimmung. Der Film wurde dann in einem Mörser mit dem Pistill zu einem Pulver zerkleinert. Die mittlere Teilchengröße betrug etwa 500 μm. 7(b) zeigt das Spektrum des Reflexionsvermögens des Pulvers unter solchen Bedingungen, dass eine Anzahl von statistisch orientierten Partikeln zum Signal beitrugen.
Ein dünnerer Spiegel der gleichen Mikrostruktur, der nach dem gleichen Verfahren hergestellt war, das für den Spiegel mit den 300 Schichtwiederholungen angewandt worden war, der jedoch lediglich 100 Schichtwiederholungen (200 Schichten) aufwies und noch an seinem Siliciumsubstrat haftete, wurde einer partiellen Oxidation unterzogen.
8(a) zeigt das Spektrum des Reflexionsvermögens für den Spiegel mit 100 Schichtwiederholungen, der an seinem Substrat haftet. Nach der Oxidation wies der Spiegel eine blass purpurne Färbung auf und besaß einen in Richtung Blau verschobenen Reflexionspeak, der in 8(b) gezeigt ist. Eine weitere Oxidation würde den Reflexionspeak aus dem sichtbaren Bereich heraus in den Bereich des nahen UV verschieben.
Flüchtige Mittel: Beladung von porösem Silicium und Freisetzung aus porösem Silicium
(A) Lavendelöl
Ein großes Plättchen einer porösen Siliciummembran mit einem Trockengewicht von 8,0 ± 0,1 mg wurde während 10 min bei 20 °C in 1 ml reines konzentriertes Meadows-Lavendelöl (Lavendul officinalis) eingetaucht. Das Plättchen wurde dann kurz mit Wasser gespült. Das auf den Außenoberflächen des Plättchens verbliebene Öl wurde durch Kontakt mit Filterpapier entfernt, und das Plättchen wurde gewogen. Im anfänglichen Zustand wie imprägniert betrug das Gewicht des Plättchens plus Lavendelöl 17,3 ± 0,2 mg, wobei in den ersten 2 min ein Abfall von 1 mg eintrat, der danach noch stärker war. Nach 2 h an Luft war das Gewicht auf 8,6 ± 0,1 mg abgefallen. Die Messungen des Massenverlusts wurden bei 20 °C und 760 mm Hg durchgeführt.
(B) Teebaumöl
Ein Segment eines an seinem Substrat aus Bulk-Silicium haftenden Mehrschichtspiegels mit 100 Schichtwiederholungen wurde mit Teebaumöl (Melaleica alternifolia) imprägniert. Nach Vorwärmen der Schicht auf 60 °C auf einer Heizplatte wurde ein Tropfen des konzentrieren Öls auf die Oberfläche pipettiert. Dabei trat eine sofortige Farbänderung von Grün nach Rot und eine allmähliche Vergrößerung des Durchmessers der kreisförmigen roten Region des Spiegels auf, als sich das Öltröpfchen über die äußere Oberfläche, zusätzlich zur Infiltration des Films, seitlich ausbreitete. Eine ausgedehnte Anwendung eines Stroms von trockenem Stickstoffgas auf dem betroffenen Bereich führte zu einem allmählichen Wiederauftreten der ursprünglichen grünen Färbung.
Das anfängliche Aufbringen des Öls wurde an einem anderen Segment wiederholt, wobei jedoch dieses Mal ein sehr dünner Gelatinefilm auf dem imprägnierten Bereich aufgebracht wurde, um das flüchtige Öl darin einzuschließen. Dies wurde durch Erwärmen von 2 g Gelatine in 200 ml Wasser auf 45 °C und anschließendes Eintauchen des Segments in diese Lösung und Verfestigenlassen des adsorbierten Films durch Abkühlen auf Raumtemperatur an der Luft erzielt. Es wurde festgestellt, dass das beschichtete Segment seine rote Färbung beibehielt. 9(a) zeigt ein rasterelektronenmikroskopisches Bild des mit Gelatine beschichteten Spiegels.
9(b) zeigt EDX-Kurven für die oberste Schicht (9(b)(i)), die mittlere Schicht (9(b)(ii)) und die unterste Schicht (9(b)(iii)) der Schicht des porösen Siliciums, die das Teebaumöl enthielt und mit Gelatine verschlossen war. Die EDX-Kurven zeigen, dass das Öl (angezeigt durch die Kohlenstoff- und Sauerstoffpeaks) durch die gesamte Schicht des porösen Siliciums eingedrungen war.
Alternative Imprägnierverfahren
Eine Probe von porösem Silicium, das sich entweder auf einem Substrat von in der Masse kristallinem Silicium befindet oder von ihm abgelöst ist, kann in einem dicht verschlossenen Behälter oberhalb einer flüchtigen Flüssigkeit angeordnet werden. Der Dampfdruck innerhalb des porösen Siliciums kann durch Erhitzen des flüchtigen Materials zwischen seinem Schmelzpunkt und seinem Siedepunkt langsam erhöht werden. Dieser Ansatz kann für flüchtige Flüssigkeiten wertvoll sein, die poröses Silicium nicht benetzen oder die zur Festigung an den Porenwänden neigen.
Herstellung von porösem polykristallinem Silicium
10(a) zeigt ein rasterelektronenmikroskopisches Bild eines polykristallinen Siliciumfilms, der durch thermische Zersetzung von Silan bei 620 °C in einem LPCVD-Reaktor auf Siliciumdioxid abgeschieden worden war. Segmente wurden in einem 50:1-Gemisch von 40 gew.-%-iger HF bzw. 70 %-iger Salpetersäure geätzt. Nach 15 s war etwa die Hälfte der Schicht porosiert (wie im rasterelektronenmikroskopischen Bild von 10(b) zu sehen ist); nach 30 s war der Elektrolyt über die gesamte Dicke der Schicht eingedrungen, so dass bereits Hohlräume im darunterliegenden Oxid entstanden waren (10(c)).
Die Verwendung von porösem polykristallinem Silicium in dermatologischen Zusammensetzungen ist günstig, da es preiswerter herzustellen ist als poröses Silicium, das von in der Masse kristallinem Silicium abgeleitet ist.

Claims

Dermatologische Zusammensetzung, die eine Vielzahl verschiedener Partikel enthält, von denen mindestens eines der Partikel poröses und/oder polykristallines Silicium umfasst.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner einen dermatologisch akzeptablen Träger enthält.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das poröse und/oder polykristalline Silicium resorbierbar ist.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, die derivatisiertes poröses Silicium enthält.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, die poröses Siliciumoxid enthält.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der mindestens ein Teil des porösen Siliciums zu Siliciumoxid oxidiert wurde.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, die eine Vielzahl verschiedener Spiegel enthält, wobei jeder Spiegel eine Vielzahl von Schichten aufweist, von denen jede Schicht poröses Silicium enthält.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 7, die eine Vielzahl von Gruppen von Spiegeln aufweist, wobei jede Gruppe Strahlung in einem Wellenlängenbereich reflektiert, der von dem der anderen Gruppen verschieden ist.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner mindestens eine nützliche Substanz enthält.
Dermatologische Zusammensetzung, die eine Vielzahl von Siliciumoxid-Spiegeln enthält, wobei jeder Oxidspiegel mehrere Schichten aufweist, von denen jede Schicht poröses Siliciumoxid enthält.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 10, die eine Vielzahl von Gruppen von Spiegeln enthält, wobei jede Gruppe Strahlung innerhalb eines Wellenlängenbereichs reflektiert, der von dem der anderen Gruppen verschieden ist.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 10, bei der mindestens einer der Spiegel resorbierbares poröses Siliciumoxid enthält.
Dermatologische Zusammensetzung nach Anspruch 10, die ferner mindestens eine nützliche Substanz enthält.