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Quality of skin as a barrier to ultra-fine particles

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Penetrationsverhalten von mikrofeinen Titanium-Dioxid-Partikeln in Sonnenschutzmitteln

Unbeschichtete ultrafeine Titanium-Dioxid (TiO2)-Partikel (weniger als zwei nm) werden seit ungefähr zehn Jahren in Sonnenschutzmitteln eingesetzt. Das Projekt NANODERM untersuchte, wie die Haut das Eindringen solcher Partikel in vitales Gewebe, d.h. lebende Zellen, verhindert.

Gesundheit

Die vergangenen zehn Jahre verzeichneten einen Anstieg bei der Verwendung von Nanopartikeln in Haushalts- und Körperpflegeprodukten. Bei Herstellern ist Titanium-Dioxid aufgrund seiner guten reflektierenden Eigenschaften, seiner starken Absorptionsfähigkeit von UV-Licht und der Verhinderung von Entfärbungen unter ultraviolettem Licht beliebt. Forscher des NANODERM-Projekts verwendeten die herkömmliche Abrissmethode der äußeren Hautschicht, um das Penetrationsverhalten von TiO2-Nanopartikeln in die Haut zu untersuchen. Mittels neuartiger mikroskopischer Pilotverfahren konnten die Wissenschaftler unter Verwendung der Ionenstrahlanalyse den Weg der Partikel beim Eindringen in ausgeschnittene Hautproben verfolgen. Der Vorteil dieses Ansatzes bestand in den wenigen Schritten, die zur Vorbereitung der Proben erforderlich sind. Außerdem konnten größere Hautpartien untersucht werden, um einen Überblick über große Hautareale zu gewinnen und besonders interessierende Bereiche durch Zooming genauer zu untersuchen. Allerdings war das Verfahren sehr zeitaufwändig und es war nicht möglich, den Weg einzelner Nanopartikel zu verfolgen. Mit dem herkömmlichen Verfahren der hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopie (high-resolution transmission electron microscopy, HRTEM) konnten auch einzelne Partikel dargestellt werden. Bei diesem Verfahren ist der zu untersuchende Bereich jedoch eher eingeschränkt, und die Vorbereitung der Proben erfordert relativ viele Einzelschritte. Beim Projekt NANODERM wurde erstmalig auch die Autoradiografietechnik zur Untersuchung der transdermalen Penetration eingesetzt. Das Team verwendete Titanium-Dioxid und radioaktive Markierung mit 48V, um den Weg von Nanopartikeln durch Hautquerschnitte darzustellen. Bei den Untersuchungen variierten die Forscher die Art des Sonnenschutzmittels, die verschiedenen Hauttypen, die Vorbehandlung der Haut sowie die Expositionszeit. Die Ergebnisse zeigten, dass Titanium in gesunder Haut nur in den obersten Hautschichten nachweisbar war. Auf keinem der ungefähr 500 Profile war eine direkte Penetration der Haut zu entdecken. Die Titanium-Dioxid-Nanopartikel hatten die obersten Hautschichten aufgrund ihrer mechanischen Wirkungsweise durchdrungen und nicht durch Diffusion. Tief waren die Partikel lediglich in die Haarfollikel eingedrungen, wurden jedoch durch die natürliche Talgabsonderung wieder zur Oberfläche transportiert. Es gab keine eindeutigen Hinweise auf einen Einfluss von Nanopartikeln auf Zellen, NANODERM betont jedoch, dass Sonnenschutzmittel nicht auf offene Wunden aufgetragen werden sollten. Eine weitere Schlussfolgerung war, dass Titanium-Dioxid-Partikel in Sonnenschutzmitteln keine gesundheitlichen Auswirkungen auf gesunde Haut haben.

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