DE4328639C2

DE4328639C2 - Method for measuring the antioxidative potential of the skin

Info

Publication number: DE4328639C2
Application number: DE19934328639
Authority: DE
Inventors: Thomas Herrling; Norbert Groth; Juergen Fuchs; Leonhard Zastrow; Klaus Stanzl
Original assignee: Lancaster Group AG
Current assignee: Lancaster Group AG
Priority date: 1993-08-23
Filing date: 1993-08-23
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2013-08-24
Also published as: DE4328639A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des antioxidativen Potentials in der lebenden Haut sowie eine transdermale Zubereitung zur Verwendung in einem solchen Verfahren gemäß den Patentansprüchen.The invention relates to a method for determining the antioxidative potential in living skin as well as a transdermal preparation for use in such Method according to the claims.

Jede Zelle besitzt ein antioxidatives Potential, das durch die Balance zwischen den Faktoren, die die Autooxidation ausüben und denen, die die antioxidative Wirkung hervorrufen, bestimmt wird. Dabei steht den in der Haut vorhandenen Antio xidantien ein Vorgang gegenüber, der unter dem Sammelbegriff "oxidativer Stress" die physiologischen Einflüsse von haut spezifischen Stoffwechselreaktionen sowie exogene Faktoren wie ionisierende und nicht-ionisierende Strahlung, Photosensibi lisierung, toxische und allergische Kontaktdermatitis usw. umfaßt, und der eine Verschiebung des Gleichgewichts zugunsten der Oxidantien und damit ein Auftreten molekularer Schäden bewirkt.Every cell has an antioxidant potential that through the balance between the factors that affect auto-oxidation exercise and those who produce the antioxidant effect is determined. The antio is present in the skin xidantien a process opposite that under the collective term "oxidative stress" the physiological influences of skin specific metabolic reactions as well as exogenous factors such as ionizing and non-ionizing radiation, photosensitive lization, toxic and allergic contact dermatitis etc. includes, and a shift in balance in favor of the oxidants and thus an occurrence of molecular damage causes.

Die Antioxidantien haben die Aufgabe, die biologisch reaktiven Oxidantien wie z. B. das Superoxid-Anionradikal, Wasserstoffperoxid, Hydroxylradikale, Singulett-Sauerstoff, Übergangsmetalle, Radikalchelate, Hydroperoxide, Lipidradikale und Thiyl-Radikale abzubauen, um oxidative Zell- und Gewebe schäden zu vermeiden. Angriffsziele der Oxidantien z. B. in der Haut sind Lipide, Proteine, Kohlehydrate und Nukleinsäuren.The antioxidants have the job of being biological reactive oxidants such as B. the superoxide anion radical, Hydrogen peroxide, hydroxyl radicals, singlet oxygen, Transition metals, radical chelates, hydroperoxides, lipid radicals and break down thiyl radicals to oxidative cell and tissue to avoid damage. Targets of the oxidants z. B. in the Skin are lipids, proteins, carbohydrates and nucleic acids.

Aufgrund der niedrigen Konzentration der freien Radikale im Gewebe, der extrem hohen Reaktionsfreudigkeit, der geringen biologischen Halbwertzeit von einigen Nano- bis Millisekunden und dem komplexen Aufbau der Haut in mehreren biochemischen und morphologisch verschiedenen Abschnitten, ist der Nachweis freier Radikale und reaktiver Sauerstoffspezies in der Haut methodisch sehr schwierig und nur für einzelne Spezies möglich (Spin-Trap-Technik). Ein weiterer erschwerender Faktor ist die Vielzahl der chemisch sich überlagernden Verbindungen im bio logischen Material. Der qualitative und quantitative Nachweis von freien Radikalen und reaktiven Sauerstoffspezies in biolo gischem Material erfordert hochentwickelte Analysentechniken. Der direkte Nachweis reaktiver Oxidantien bzw. von deren Oxi dationsprodukten im biologischen Material kann in vereinzelten Fällen mit komplizierten technischen Methoden erbracht werden. Sehr oft ist jedoch der direkte Nachweis in vitro und in vivo nicht möglich. Indirekte Bestimmungsmethoden, wie die Messun gen des Konzentrationsanstiegs an Peroxidationsprodukten und Konzentrationsverminderung der Antioxidantien sind häufig durchgeführte Verfahren.Because of the low concentration of free radicals in the tissue, the extremely high reactivity, the low biological half-life from a few nano to milliseconds and the complex structure of the skin in several biochemical and morphologically different sections, is the proof free radicals and reactive oxygen species in the skin methodically very difficult and only possible for individual species (Spin trap technique). Another aggravating factor is that Variety of chemically overlapping compounds in the bio logical material. The qualitative and quantitative proof of free radicals and reactive oxygen species in biolo material requires sophisticated analytical techniques. Direct detection of reactive oxidants or their oxi dation products in biological material can be isolated Cases with complicated technical methods are provided. However, direct detection is very often in vitro and in vivo not possible. Indirect methods of determination, such as the measurement to increase the concentration of peroxidation products and Decreases in the concentration of antioxidants are common procedures performed.

Ein indirektes Verfahren zur Erfassung reaktiver Oxidan tien in vitro ist die quantitative Bestimmung von spezifischen Reaktionsprodukten, z. B. Peroxidationsprodukten der Lipide, Nukleinsäuren und Proteine. Der Thiobarbitursäure-Test, disku tiert von Gutteridge, 1986, JMC, Aspects to condsider when detecting and measuring lipid peroxidation. Free Radical Research Communication, 1: 173-184, in der Literatur als ein fach und sensitiv beschriebenes Verfahren, weist neben Lipid peroxidationsprodukten auch Ketosäuren und Nucleinsäuren nach und ist nicht geeignet zur Messung der Lipidperoxidationskine tik. Die Bestimmung von Lipidperoxidationsprodukten der Zell membranen mit der optischen Spektroskopie transparenter Lösun gen zeigt hingegen nur Schäden an den Zellmembranen selbst, so daß eine qualitative und quantitative Analyse der Lipidoxida tion in biologischem Material schwierig erscheint.An indirect method of detecting reactive oxidants tien in vitro is the quantitative determination of specific Reaction products, e.g. B. peroxidation products of the lipids, Nucleic acids and proteins. The thiobarbituric acid test, discu by Gutteridge, 1986, JMC, Aspects to condsider when detecting and measuring lipid peroxidation. Free radical Research Communication, 1: 173-184, in the literature as a Technically and sensitively described method, in addition to lipid peroxidation products also after keto acids and nucleic acids and is not suitable for measuring the lipid peroxidation kines tik. The determination of lipid peroxidation products of the cell membranes with optical spectroscopy of transparent solutions gen, on the other hand, only shows damage to the cell membranes themselves that a qualitative and quantitative analysis of lipid oxida tion in biological material appears difficult.

Molekularer Sauerstoff ist das Substrat für die Bildung des Superoxid-Anionradikals, von Wasserstoffperoxid und des Hydroxylradikals. Die quantitative Bestimmung des Sauerstoffs mit der Methode Oxypolarographie ermöglicht indirekt die Er fassung reaktiver Sauerstoffspezies, wenn die zelluläre Atmung (4 Elektronen Reduktion des Sauerstoffs) gering ist und der Sauerstoffverbrauch durch Ein-Elektronen-Transfer (radikali sche Reaktion) dominiert. Dies ermöglicht in der Regel in vitro-Messungen an Zellorganellen oder isolierten Zellen nach Hemmung der physiologischen Atmung durch Cyanid.Molecular oxygen is the substrate for education of the superoxide anion radical, hydrogen peroxide and Hydroxyl radical. The quantitative determination of oxygen with the method oxypolarography indirectly enables the Er capture reactive oxygen species when cellular breathing (4 electron reduction of oxygen) is low and the Oxygen consumption through one-electron transfer (radical reaction) dominates. This usually allows in vitro measurements on cell organelles or isolated cells Inhibition of physiological breathing through cyanide.

Antioxidantien wie Glutathion, Ascorbat und Tocopherol werden durch reaktive Sauerstoffspezies und freie Radikale oxidiert. Die Bestimmung der Konzentration der Antioxidantien oder von deren Oxidationsprodukten mit sensitiven Meßmethoden (z. B. HPLC mit elektrochemischer, spektrophotometrischer oder fluorimetrischer Detektion) ermöglicht eine isolierte Erfas sung reaktiver Oxidantien in verschiedenen Gewebekompartimen ten. Nachteile der Methode sind, daß Rückschlüsse auf die chemische Natur des reaktiven Oxidans nicht eindeutig möglich sind, die Probengewinnung invasiv ist und Präparationartefakte auftreten können.Antioxidants like glutathione, ascorbate and tocopherol are caused by reactive oxygen species and free radicals oxidized. Determining the concentration of antioxidants or of their oxidation products with sensitive measuring methods (e.g. HPLC with electrochemical, spectrophotometric or fluorimetric detection) enables isolated detection solution of reactive oxidants in different tissue compartments Disadvantages of the method are that conclusions about the chemical nature of the reactive oxidant not clearly possible the sample collection is invasive and preparation artifacts may occur.

Das Verfahren zur Messung der Biolumineszenz ist zwar ein hochempfindliches Meßverfahren und durch Auswahl spezieller Inhibitoren und Wellenlängenbereiche erzielt die Methode eine hohe Selektivität, hat jedoch den Nachteil der direkten Erfas sung von Lichtquanten als ein Parameter für die Radikalbil dung, sowie die Nichtanwendbarkeit für Untersuchungen radika lischer Reaktionen ohne Entstehung von Chemilumineszenz und eine begrenzte Anwendbarkeit für in vivo-Messungen.The method for measuring bioluminescence is indeed a highly sensitive measuring method and by selecting special ones The method achieves inhibitors and wavelength ranges high selectivity, but has the disadvantage of direct detection solution of light quanta as a parameter for the radical balance as well as the inapplicability for radika investigations chemical reactions without chemiluminescence and limited applicability for in vivo measurements.

Aus der EP-A-351919 ist bekannt, daß deuterierte Nitroxidradikale in der ESRENRI (Electron Spin Resonance Enhanced Magnetic Resonance Imaging) als kontrastgebende Komponente (Kontrastmittel) verwendet werden können. Dabei erfolgt jedoch eine Messung der Beeinflussung der Relaxationszeit der Wasserstoffkerne zum Zwecke der Verbesserung des Bildkontrastes bei der NMR-Tomographie mit möglichst dauerhaft stabilen Nitroxiden, die auch nach der Messung als solche im Körper verbleiben.From EP-A-351919 it is known that deuterated Nitroxide radicals in the ESRENRI (Electron Spin Resonance Enhanced Magnetic Resonance Imaging) as a contrast Component (contrast medium) can be used. there however, the influence on the relaxation time is measured of hydrogen nuclei for the purpose of improving the Image contrast in NMR tomography with as long as possible stable nitroxides, which, even after the measurement as such in the Body remain.

In einer Veröffentlichung in Magnetic Resonance Micros copy, Verlag Chemie Weinheim 1992, 563, wird die Penetration von Spin-Markern und die spektrale Veränderung der Linien von Proxylmaleimid mittels spezieller EPR-Technik untersucht.In a publication in Magnetic Resonance Micros copy, Verlag Chemie Weinheim 1992, 563, the penetration of spin markers and the spectral change in the lines of Proxylmaleimide examined using a special EPR technique.

Insgesamt besteht das Problem auf diesem Gebiet darin, daß das Vorhandensein einzelner Antioxidantien oder von deren Oxidationsprodukten in der Haut in vitro nachgewiesen werden konnte oder auch das Eindringen von Radikalen in die Haut, nicht jedoch das gesamte in der Haut zur Verfügung stehende antioxidative Potential. Dies wäre jedoch eine entscheidende Größe für die Vergleichbarkeit bestimmter Mittel gegen anti oxidative Beanspruchung (Stress) der Haut.Overall, the problem in this area is that the presence of individual antioxidants or of their Oxidation products can be detected in the skin in vitro could or the penetration of radicals into the skin, but not all that is available in the skin antioxidative potential. However, this would be a crucial one Size for comparability of certain anti-agents oxidative stress on the skin.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des antioxidativen Potentials auf der Haut und eine transdermale Zubereitung dafür bereitzustellen.The invention has for its object a method to determine the antioxidative potential on the skin and to provide a transdermal preparation therefor.

Erfindungsgemäß besteht das Verfahren zur Messung des antioxidativen Potentials darin, daß man
According to the invention, the method for measuring the antioxidative potential is that

a) eine transdermale Zubereitung auf die Haut aufträgt, bestehend aus einem physiologisch annehmbaren, in die Haut eindringenden Trägerstoff und einer physiologisch annehmbaren, paramagnetischen Modellsubstanz in Form eines freie Radikale tragenden Nitroxids oder Nitroxidgemisches, die in der Haut durch Antioxidantien innerhalb von 5 bis 60 Minuten abgebaut werden, wobei die Konzentration der Modellsubstanz im Bereich von 1 bis 100 mMol liegt;a) applies a transdermal preparation to the skin, consisting of a physiologically acceptable, in the skin penetrating carrier and a physiologically acceptable paramagnetic model substance in the form of a free radical carrying nitroxide or mixture of nitroxides in the skin degraded by antioxidants within 5 to 60 minutes the concentration of the model substance in the range from 1 to 100 mmol;
b) eine gemäß (a) behandelte Haut einem oxidativen Stress unterzieht;b) a skin treated according to (a) an oxidative stress subjects;
c) die magnetischen Momente der freien Elektronen der Nitroxidradikale mittels der paramagnetischen Elektronenreso nanz (EPR) nicht-invasiv unter den Bedingungen Mikrowellenleistung 1 bis 20 mM, Frequenzbereich 1 bis 10 GHz, Einsatz einer Oberflächenspule, Linienbreite der Modellsubstanz 0,1 bis 5 Gauss (0,1 bis 5 T) misst; und (d) die unter (c) erhaltenen Meßwerte der Intensität des low- field-Peaks oder des mid-field-Peaks des EPR-Spektrums als zeitabhängige Intensität erfaßt und im Vergleich mit nur gemäß (a) behandelter und danach gemäß (c) gemessener Haut als rela tive Intensität ausweist.c) the magnetic moments of the free electrons of the Nitroxide radicals using the paramagnetic electron resonance nance (EPR) non-invasive under the conditions Microwave power 1 to 20 mM, frequency range 1 to 10 GHz, Use of a surface coil, line width of the model substance Measures 0.1 to 5 Gauss (0.1 to 5 T); and (d) the measured values of the intensity of the low- field peaks or the mid-field peak of the EPR spectrum as time-dependent intensity recorded and compared with only according (a) treated and then measured according to (c) skin as rela tive intensity.

Mit der EPR wird der Nachweis des ungepaarten Elektrons des Radikals der Modellsubstanz (Nitroxid) ermöglicht.With the EPR the detection of the unpaired electron of the radical of the model substance (nitroxide).

Ausgehend von einer relativ schnellen Abbaubarkeit im Zeitraum von 5 bis 60 Minuten eignen sich als Modellradikale 5- und 6-Ringsysteme, zu denen die folgenden Nitroxide gehören Proxo (2,2,5,5-Tetramethyl-1-dihydropyrrolinoxy-nitroxid), Proxad (2,2,5,5-Tetramethyl-1-dihydropyrroloxy-nitroxid), Doxo (2,2,5,5-Tetramethyl-3-oxazolidinoxy-nitroxid), Tempo (2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-nitroxid), Tempol (2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-4-ol-nitroxid), CAT 1 (2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-4-trimethylammo niumbromid-nitroxid). Diese Verbindungen sowie die Verbindung DTBN (Di-tert.-Butyl-nitroxid) mit besonders kleinem Molekül haben eine geringe Stabilität, d. h. sie sind leicht abbaubar im Bereich der vorgesehenen Meßzeit, sie haben ein gutes Dif fusionsverhalten beim Eindringen in das zu untersuchende Ob jekt, und sie sind physiologisch verträglich.Starting from a relatively quick degradability in the Periods of 5 to 60 minutes are suitable as model radicals 5- and 6-ring systems, which include the following nitroxides Proxo (2,2,5,5-tetramethyl-1-dihydropyrrolinoxy-nitroxide), Proxad (2,2,5,5-tetramethyl-1-dihydropyrroloxy-nitroxide), Doxo (2,2,5,5-tetramethyl-3-oxazolidinoxy-nitroxide), Tempo (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-nitroxide), Tempol (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-4-ol-nitroxide), CAT 1 (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-4-trimethylammo bromide-nitroxide). These connections as well as the connection DTBN (di-tert-butyl nitroxide) with a particularly small molecule have low stability, i. H. they are easily degradable in the range of the intended measuring time, they have a good dif fusion behavior when penetrating into the object to be examined jekt, and they are physiologically compatible.

Die Abbauzeit eines Modellradikals liegt im Bereich von 10 bis 60 Minuten, vorzugsweise 10 bis 30 Minuten. Unter dem hier verwendeten Begriff "Abbauzeit" wird die Zeit verstanden, in der das Radikal neutralisiert wird (Reduktion).The breakdown time of a model radical is in the range of 10 to 60 minutes, preferably 10 to 30 minutes. Under the The term "dismantling time" used here means the time in which the radical is neutralized (reduction).

Die Löslichkeit der Modellradikale richtet sich nach dem Einsatzgebiet (Target). Für die dermatologische Verwendung sind Transportsysteme auf der Basis von Liposomen oder Mikro emulsionen möglich. Auch der Einsatz von mit Fluorcarbonen hergestellten asymmetrischen lamellaren Aggregaten (DE-A-42 21 255) als Trägersystem ist möglich.The solubility of the model radicals depends on the Area of application (target). For dermatological use are transport systems based on liposomes or micro emulsions possible. Also the use of with fluorocarbons asymmetric lamellar aggregates produced (DE-A-42 21 255) as a carrier system is possible.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wird zur Bestimmung des antioxidativen Potentials eines biologischen Systems dem zu untersuchenden System ein Modellradikal in einer Konzentration von 1 bis 100 mMol, zum Beispiel 10 mMol zugesetzt und die EPR-Signalintensität (low field peak oder mid field peak des Spektrums) nach einer definierten Zeit t gemessen. Diese relative Intensität I_r wird als "0" gesetzt. Zur Bestimmung des relativen antioxidativen Potentials wird die Größe A_p definiert, die ein Maß für das relative AOP dar stellt:
When the method is carried out in practice, a model radical is added to the system to be examined in a concentration of 1 to 100 mmol, for example 10 mmol, and the EPR signal intensity (low field peak or mid field peak of the spectrum) to determine the antioxidative potential of a biological system ) measured after a defined time t. This relative intensity I _r is set as "0". To determine the relative antioxidative potential, the size A _{p is} defined, which is a measure of the relative AOP:

A_p(t, k) = 1 - I_r(t, k)
A _p (t, k) = 1 - I _r (t, k)

wobei k ein Maß für die Konzentration des verwendeten Modell radikals darstellt. Entsprechend I_r = 0 ergibt sich A_p = 1. Zur Bestimmung der relativen Signalintensität I_r werden die Para meter Meßzeitpunkt t und Modellradikalkonzentration k für eine Meßreihe konstant gehalten.where k is a measure of the concentration of the model used radical. Corresponding to I _r = 0, A _p = 1 results. To determine the relative signal intensity I _r , the parameters measuring time t and model radical concentration k are kept constant for a series of measurements.

In einem zweiten Schritt wird das biologische System dem zu untersuchenden oxidativen Stress ausgesetzt, wobei es sich beispielsweise um eine endogene Entzündungsreaktion oder exogene Beeinflussung durch elektromagnetische Strahlung (UV- Strahlung, radioaktive Strahlung, Wärmestrahlung) oder mecha nische Einwirkungen (Schlag, Pressung) handeln kann. Der erhöhte oxidative Stress führt zu einem verlangsamten Abbau des anschließend zugeführten Modellradikals. Je nach der Größe des oxidativen Stresses wird die gemessene Intensität I_r größer als 0 sein. Dementsprechend ergibt sich ein antioxida tives Potential des untersuchten biologischen Systems, das kleiner als 1 ist.In a second step, the biological system is exposed to the oxidative stress to be investigated, which can be, for example, an endogenous inflammatory reaction or exogenous influence by electromagnetic radiation (UV radiation, radioactive radiation, thermal radiation) or mechanical influences (impact, pressure) , The increased oxidative stress leads to a slowed down degradation of the model radical subsequently supplied. Depending on the magnitude of the oxidative stress, the measured intensity I _{r will be} greater than 0. Accordingly, the antioxidative potential of the investigated biological system is less than 1.

Werden dem betrachteten biologischen System Antioxidan tien, wie beispielsweise Ascorbat und/oder Tocopherol zuge führt, so wird das AOP wieder erhöht, d. h. A_p steigt an.If antioxidants such as ascorbate and / or tocopherol are added to the biological system under consideration, the AOP is increased again, ie A _p increases.

Die Unterschiedlichkeit der physiologisch vorkommenden Antioxidantien, die auch bedingt sind durch eine Vielzahl von reaktiven Oxidantien, führt zu unterschiedlichen Reaktionsge schwindigkeiten mit den Modellradikalen. So reduziert bei spielsweise Ascorbat bevorzugt Piperidin-Nitroxide, wohingegen die Reaktionsgeschwindigkeit mit Pyrrolidin-Nitroxiden gering ist. Piperidin-Nitroxide werden im Gegensatz zu Pyrrolidin- Nitroxiden NADPN-abhängig durch Thioredoxin-Reduktase redu ziert. Thioredoxin-Reduktase komplementiert das Ascorbat als Reduktionsmittel für Nitroxidradikale. Die Nitroxidreduktion wird beispielsweise durch NADPH, NADP und NADH stimuliert. Liposomal gebundenes Nitroxid kann durch Ascorbat, nicht aber durch Thioredoxin-Reduktase reduziert werden.The diversity of the physiologically occurring Antioxidants, which are also caused by a variety of reactive oxidants, leads to different reactions speed with the model radicals. So reduced at for example, ascorbate prefers piperidine nitroxides, whereas the reaction rate with pyrrolidine nitroxides is slow is. In contrast to pyrrolidine, piperidine nitroxides are Nitroxides NADPN-dependent through thioredoxin reductase redu ed. Thioredoxin reductase complements the ascorbate as Reducing agent for nitroxide radicals. The nitroxide reduction is stimulated for example by NADPH, NADP and NADH. Liposomally bound nitroxide can be caused by ascorbate, but not can be reduced by thioredoxin reductase.

Die relativ hohe Reduktionsrate von Pyrrolidin-Nitroxiden in der Haut läßt darauf schließen, daß dort noch andere Reduk tantien als Ascorbat und Thioredoxin vorhanden sind.The relatively high reduction rate of pyrrolidine nitroxides in the skin suggests that there are other Reduk tantien as ascorbate and thioredoxin are present.

Das eingesetzte Modellradikal enthält semistabile Nitro xidradikale, deren hohe chemische Selektivität eine Reduktion durch Enzyme und spezifische Antioxidantien wie Glutathion, Ascorbat und Tocopherol begünstigt. Durch Auswahl einzelner Testsysteme wie Piperidin-Nitroxid kann das AOP entsprechender Antioxidantien wie z. B. Ascorbat selektiv gemessen werden.The model radical used contains semi-stable nitro xid radicals, their high chemical selectivity a reduction through enzymes and specific antioxidants like glutathione, Ascorbate and tocopherol favored. By selecting individual Test systems such as piperidine nitroxide can make the AOP more appropriate Antioxidants such as B. ascorbate can be measured selectively.

Durch die Verwendung von perdeuterierten und ¹⁵N-markier ten Nitroxidradikalen kann die Signalintensität und damit die Empfindlichkeit des Verfahrens um ein Vielfaches erhöht wer den.By using perdeuterated and ¹⁵ N-labeled nitroxide radicals, the signal intensity and thus the sensitivity of the process can be increased many times over.

Eine weitere Verbesserung des Verfahrens besteht darin, daß mit Hilfe EPR-Tomographie das antioxidative Potential räumlich aufgelöst werden kann. Eine besonders günstige Ver fahrensvariante ist die mit modulierten Gradienten. Diese Variante ermöglicht eine schichtweise Messung des antioxidati ven Potentials beispielsweise in der Haut, wodurch entspre chende Rückschlüsse auf die Effizienz medizinischer oder kos metischer Behandlung der Haut gezogen werden können. Eine nähere Erläuterung zu diesem Verfahren ist in der bereits zitierten Literaturstelle Magnetic Resonance Microscopy ent halten, auf die in diesem Zusammenhang ausdrücklich Bezug genommen wird.Another improvement of the process is that with the help of EPR tomography the antioxidative potential can be spatially resolved. A particularly cheap ver The driving variant is the one with modulated gradients. This The variant enables the antioxidati to be measured in layers potential in the skin, for example, which corresponds to appropriate conclusions on the efficiency of medical or cosmetic metallic treatment of the skin can be drawn. A further explanation of this procedure is already in the cited literature Magnetic Resonance Microscopy ent to which expressly refer in this context is taken.

Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals der Begriff des antioxidativen Potentials eingeführt und zugleich ein einfaches und gut vergleichbare Meßergebnisse bietendes Verfahren bereitgestellt. Die verwendeten Modellsubstanzen sind in der angewandten Konzentration hautverträglich und werden durch Antioxidationsmittel problemlos abgebaut. Das Verfahren ist wiederholbar, während bisherige in vitro-Verfahren immer nur den Einzelnachweis eines Antioxidans innerhalb einer be stimmten Gewebeprobe erbrachten und damit einen Zustand "nach"dokumentierten. Das neue Verfahren bietet dadurch eine bisher einzigartige Möglichkeit, am Lebewesen Antioxidations potentiale nicht nur der Haut an sich, sondern auch Potentiale in verschiedenen Schichttiefen nachzuweisen und damit die Eindringtiefe von kosmetisch oder medizinisch aufgetragenen Antioxidantien.With the present invention, the term becomes the first of the antioxidative potential introduced and at the same time simple and well comparable method offering measurement results provided. The model substances used are in the applied concentration is skin-friendly and becomes easily broken down by antioxidants. The procedure is repeatable, while previous in vitro procedures always only the individual detection of an antioxidant within a be agreed tissue sample and thus a condition documented "to". The new process therefore offers one hitherto unique possibility of antioxidation on living things potentials not only of the skin itself, but also potentials in different layer depths and thus the Depth of penetration of cosmetically or medically applied Antioxidants.

Die Erfindung soll nachstehend durch Beispiele näher er läutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung istThe invention is intended to be explained in more detail below by examples to be refined. In the accompanying drawing is

Fig. 1 eine grafische Darstellung des in den Beispielen 1, 2 und 3 mit der dazugehörigen Kurve 1, 2 und 3 gemesse nen AOP über die Gesamtzeit Fig. 1 is a graphical representation of the AOP measured in Examples 1, 2 and 3 with the associated curve 1, 2 and 3 over the total time

Zur Messung des AOP an der Haut wurde das AOP anhand der Abnahme der Radikalkonzentration des Modellradikalsystems CAT 1 für drei unterschiedliche exogene Einflußfaktoren gemessen.To measure the AOP on the skin, the AOP was determined using the Decrease in the radical concentration of the model radical system CAT 1 measured for three different exogenous influencing factors.

Beispiel 1example 1 Bestrahlung mit UVA/BIrradiation with UVA / B

Die Haut wurde mit UVA/B bestrahlt. Nach einer dreifachen MED (minimalen Erythemdosis) wurde die Modellsubstanz CAT 1 in einer Konzentration von 10 mMol in einer Mikroemulsion mit PEG 80 als Trägersubstanz transdermal appliziert. Die Konzentra tion des Modellradikals wurde im Abstand von 5 Minuten gemes sen; Mikrowellenleistung 20 mM; Frequenz 3,5 GHz. Nach t = 25 Minuten betrug die Radikalkonzentration noch I_r = 0,23. Danach erhielt man in diesem Fall nach 25 Minuten ein A_p = 0,77.The skin was irradiated with UVA / B. After a triple MED (minimal erythema dose), the model substance CAT 1 was applied transdermally in a microemulsion with PEG 80 as a carrier substance in a concentration of 10 mmol. The concentration of the model radical was measured every 5 minutes; Microwave power 20 mM; Frequency 3.5 GHz. After t = 25 minutes, the radical concentration was still _Ir = 0.23. Then in this case an A _p = 0.77 was obtained after 25 minutes.

Beispiel 2Example 2 Bestrahlung und Verstärkung mit 8-Methoxy-PsoralenIrradiation and amplification with 8-methoxy psoralen

In diesem Beispiel wurde mit 8-Methoxy-Psoralen der Haut eine Substanz zugefügt, die die Bildung von reaktiven Oxidan tien bei UV-Bestrahlung begünstigt. Nach der anschließenden Applikation des Modellradikals wie im Beispiel 1 und Messungen im Abstand von 5 Minuten betrug die Radikalkonzentration nach 25 Minuten noch I_r = 0,36, so daß sich ein A_p = 0,64 ergab.In this example, a substance was added to the skin with 8-methoxy-psoralen, which favors the formation of reactive oxidants under UV radiation. After the subsequent application of the model radical as in Example 1 and measurements at intervals of 5 minutes, the radical concentration after 25 minutes was still _Ir = 0.36, so that A _p = 0.64 resulted.

Beispiel 3Example 3 UV-Bestrahlung und Antioxidans-ZusatzUV radiation and antioxidant additive

In diesem Beispiel wurde die Haut vor der Bestrahlung mit einer antioxidativen Komposition (enthaltend z. B. Tocopherol, Ascorbat) behandelt. Die durchgeführte Messung mit der Modellsubstanz wie in Beispiel 1 nach einer bei gleicher Dosis wie im Beispiel 1 erfolgten Bestrahlung ergab nach 25 Minuten den Abfall des Radikalsignals auf 6%. Daraus ergab sich ein antioxidatives Potential von A_p = 0,94. Das an der Haut vor der Bestrahlung gemessene antioxidative Potential hatte einen Wert A_p = 0,86. Der Vergleich der A_p-Werte zeigt deutlich eine Zunahme des AOP in der Haut nach der äußerlichen Anwendung von Antioxidantien und damit eine genaue Widerspiegelung der Ver änderung des AOP, das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden konnte.In this example, the skin was treated with an antioxidant composition (containing, for example, tocopherol, ascorbate) before the radiation. The measurement carried out with the model substance as in Example 1 after irradiation at the same dose as in Example 1 showed the radical signal to drop to 6% after 25 minutes. This resulted in an antioxidative potential of A _p = 0.94. The antioxidative potential measured on the skin before the radiation had a value A _p = 0.86. The comparison of the A _p values clearly shows an increase in the AOP in the skin after the external use of antioxidants and thus an exact reflection of the change in the AOP, which could be determined by the method according to the invention.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des antioxidativen Potentials in der lebenden Haut, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine transdermale Zubereitung auf die Haut aufträgt, bestehend aus einem physiologisch annehmbaren, in die Haut eindringenden Trägerstoff und einer physiologisch annehmbaren, paramagnetischen Modellsubstanz in Form eines freie Radikale tragenden Nitroxids oder Nitroxidgemisches, die in der Haut durch Antioxidantien im Bereich von 5 bis 60 Minuten abgebaut werden, wobei die Konzentration der Modellsubstanz im Bereich von 1 bis 100 mMol liegt;
b) eine gemäß (a) behandelte Haut einem oxidativen Stress unterzieht;
c) die magnetischen Momente der freien Elektronen der Nitroxidradikale mittels der paramagnetischen Elektronenreso nanz (EPR) nicht-invasiv unter den Bedingungen Mikrowellenleistung 1 bis 20 mM, Frequenzbereich 1 bis 10 GHz, Einsatz einer Oberflächenspule, Linienbreite der Modellsub stanz 0,1 bis 5 Gauss (0,1 bis 5 T) misst; und
d) die unter (c) erhaltenen Meßwerte der Intensität des low- field-Peaks oder des mid-field-Peaks des EPR-Spektrums als zeitabhängige Intensität erfaßt und im Vergleich mit nur gemäß (a) behandelter und danach gemäß (c) gemessener Haut als rela tive Intensität ausweist.

1. A method for determining the antioxidative potential in living skin, characterized in that

a) applies a transdermal preparation to the skin, consisting of a physiologically acceptable carrier that penetrates the skin and a physiologically acceptable, paramagnetic model substance in the form of a free radical-carrying nitroxide or nitroxide mixture that is in the skin by antioxidants in the range from 5 to 60 Minutes are degraded, the concentration of the model substance being in the range from 1 to 100 mmol;
b) subjecting skin treated according to (a) to oxidative stress;
c) the magnetic moments of the free electrons of the nitroxide radicals by means of the paramagnetic electron resonance (EPR) non-invasively under the conditions microwave power 1 to 20 mM, frequency range 1 to 10 GHz, use of a surface coil, line width of the model substance 0.1 to 5 Gauss (0.1 to 5 T); and
d) the measured values obtained under (c) of the intensity of the low-field peak or of the mid-field peak of the EPR spectrum are recorded as a time-dependent intensity and in comparison with skin treated only according to (a) and then measured according to (c) as a relative intensity.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Modellsubstanz auswählt aus der Gruppe, die aus Nitroxiden wie
2,2,5,5-Tetramethyl-1-dihydropyrrolinoxy-nitroxid,
2,2,5,5-Tetramethyl-1-dihydropyrroloxy-nitroxid,
2,2,5,5-Tetramethyl-3-oxazolidinoxy-nitroxid,
2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-nitroxid,
2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-4-ol-nitroxid,
2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-4-trimethylammoniumbromid- nitroxid,
Di-tert.-butyl-nitroxid
besteht.2. The method according to claim 1, characterized in that one selects the model substance from the group consisting of nitroxides such as
2,2,5,5-tetramethyl-1-dihydropyrrolinoxy-nitroxide,
2,2,5,5-tetramethyl-1-dihydropyrroloxy-nitroxide,
2,2,5,5-tetramethyl-3-oxazolidinoxy-nitroxide,
2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-nitroxide,
2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-4-ol-nitroxide,
2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-4-trimethylammonium bromide nitroxide,
Di-tert-butyl-nitroxide
consists.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Nitroxide auswählt deren Abbauzeit durch Antioxidan tien im Bereich von 10 bis 30 Minuten liegt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one selects nitroxides whose degradation time by antioxidant tien is in the range of 10 to 30 minutes.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstoff eine physiologisch annehmbare, das Stratum corneum durchdringende Substanz ist, ausgewählt unter Liposomen, Mikroemulsionen, alkoholischen Auszügen und asymmetrischen la mellaren Aggregaten.4. The method according to claim 1, characterized in that the Carrier a physiologically acceptable, the stratum corneum penetrating substance is selected from liposomes, Microemulsions, alcoholic extracts and asymmetrical la mellar aggregates.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nitroxidradikal perdeuteriert oder ¹⁵N-markiert ist.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the nitroxide radical is perdeuterated or ¹⁵ N-labeled.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Nitroxidradikal als Gemisch in Form einer Emulsion lipophiler und hydrophiler Nitroxidradikale vorliegt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized records that the nitroxide radical as a mixture in the form of a Emulsion of lipophilic and hydrophilic nitroxide radicals is present.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß man als paramagnetisches Elektronenresonanzver fahren die EPR-Tomografie mit moduliertem Gradienten ein setzt und das antioxidative Potential in verschiedenen Haut schichten mit einer Auflösung von 10 bis 100 µm misst.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized records that as a paramagnetic electron resonance ver drive in EPR tomography with a modulated gradient sets and the antioxidative potential in different skin layers with a resolution of 10 to 100 µm.

8. Transdermale Zubereitung zur nicht-invasiven Messung des antioxidativen Potentials in der lebenden Haut mittels der EPR oder EPR-Tomografie, wobei die Zubereitung eine physiologisch annehmbare, lipophile und/oder hydrophile, paramagnetische Mo dellsubstanz mit freien Radikalen enthält, mit der Antioxidan tien in der Haut innerhalb von 5 bis 60 Minuten abgebaut wer den, und einen physiologisch annehmbaren Träger. 8. Transdermal preparation for non-invasive measurement of antioxidative potential in living skin using EPR or EPR tomography, the preparation being a physiological acceptable, lipophilic and / or hydrophilic, paramagnetic Mo contains free radical substance with the antioxidant in the skin within 5 to 60 minutes the, and a physiologically acceptable carrier.

9. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modellsubstanz ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Nitroxiden wie
2,2,5,5-Tetramethyl-1-dihydropyrrolinoxy-nitroxid,
2,2,5,5-Tetramethyl-1-dihydropyrroloxy-nitroxid,
2,2,5,5-Tetramethyl-3-oxazolidinoxy-nitroxid,
2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-nitroxid,
2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-4-ol-nitroxid,
2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinoxy-4-trimethylammoniumbromid- nitroxid,
Di-tert.-butyl-nitroxid
besteht.9. Preparation according to claim 1, characterized in that the model substance is selected from the group consisting of nitroxides such as
2,2,5,5-tetramethyl-1-dihydropyrrolinoxy-nitroxide,
2,2,5,5-tetramethyl-1-dihydropyrroloxy-nitroxide,
2,2,5,5-tetramethyl-3-oxazolidinoxy-nitroxide,
2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-nitroxide,
2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-4-ol-nitroxide,
2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy-4-trimethylammonium bromide nitroxide,
Di-tert-butyl-nitroxide
consists.

10. Zubereitung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß die Abbauzeit der paramagnetischen Modellsubstanz durch Antioxidantien im Bereich von 10 bis 30 Minuten liegt.10. Preparation according to claim 8 or 9, characterized net that the degradation time of the paramagnetic model substance due to antioxidants in the range of 10 to 30 minutes.

11. Zubereitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstoff eine physiologisch annehmbare, das Stratum corneum durchdringende Substanz ist, ausgewählt unter Liposo men, Mikroemulsionen, alkoholischen Auszügen und asymmetri schen lamellaren Aggregaten.11. Preparation according to claim 9, characterized in that the carrier a physiologically acceptable one, the stratum corneum penetrating substance is selected from Liposo microemulsions, alcoholic extracts and asymmetries lamellar aggregates.

12. Zubereitung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das Nitroxidradikal perdeuteriert oder ¹⁵N- markiert ist.12. Preparation according to one of claims 9 to 11, characterized in that the nitroxide radical is perdeuterated or ¹⁵ N- marked.