In vivo Studie zur Untersuchung des Einflusses von Nanokristallen unterschiedlicher Größe auf die transkutane und transfollikuläre Penetration von Koffein

Aufgrund der sehr effektiven Barriereeigenschaften der menschlichen Haut spielte die transdermale Penetration von Wirkstoffen lange Zeit nur eine geringe Rolle. Das Überwinden der Hautbarriere stellt auch weiterhin eine Herausforderung dar. In den vergangenen Jahren wurden unterschiedlichste Vehikel für den dermatopharmazeutischen Einsatz entwickelt, um die Bioverfügbarkeit von topisch angewendeten Produkten zu erhöhen. Der Einsatz von partikulären Substanzen war dabei nur mäßig erfolgreich, da es ihnen aufgrund ihrer Größe nicht möglich ist, die gesunde Hautbarriere zu überwinden. Allerdings können sie besonders effektiv und tief in den Haarfollikel hinein penetrieren. Dieser Effekt kann genutzt werden, um Wirkstoffe in nanopartikulärer Form in den Haarfollikel zu transportieren, damit dieser dann dort freigesetzt und unabhängig die Hautbarriere überwinden und bioverfügbar werden kann. Basierend auf dem jüngsten Forschungsstand ergab sich die aktuelle Fragestellung, ob durch den topischen Einsatz von Koffein-Nanokristallen die Bioverfügbarkeit von Koffein im Vergleich zur topischen Applikation einer Koffeinlösung erhöht werden kann und welchen Einfluss verschiedene Nanokristallgrößen auf den zeitlichen Verlauf der Bioverfügbarkeit haben. Methoden: In der vorliegenden Proof-of-Concept-Studie wurde dieser Effekt im Rahmen einer in vivo Penetrationsstudie mittels Koffein-Nanokristallen unterschiedlicher Größen (206 nm und 694 nm), jedoch gleicher Koffeinmenge an sechs männlichen Probanden untersucht. Die Studie zeigte, dass die kleineren Nanokristalle die Bioverfügbarkeit von Koffein zu einem frühen Zeitpunkt effektiver erhöhen, während die Serumkonzentration von Koffein nach 20 Minuten höher war, wenn Koffein mit Hilfe der größeren Nanokristallen aufgetragen wurde. Koffein war in beiden Anwendungen auch noch am 5. Tag im Serum nachweisbar. Die Fläche unter der Kurve war jedoch um 82% größer, wenn die 694 nm Nanokristalle aufgetragen wurden. Die größeren Nanokristalle stellen damit einen vielversprechenden Ansatz dar, die Bioverfügbarkeit topisch applizierter Wirkstoffe über den transfollikulären Penetrationsweg zu erhöhen und die Depoteigenschaft des Follikels optimal zu nutzen.Because of the very effective barrier properties of human skin, the transdermal penetration of active ingredients played only a minor therapeutic role for a long time. Overcoming the skin barrier continues to be a challenge in dermatology. In recent years, a wide variety of vehicles for dermatopharmaceutical use have been developed in order to increase the bioavailability of topically applied products. The use of particulate substances was only moderately successful because, due to their size, they are not able to pass through the intact skin barrier. However,they can penetrate particularly effectively and deeply into the hair follicle.This effect can be used to transport active ingredients in nanoparticulate form into the hair follicle so that it can then be released there and independently cross the skin barrier and become bioavailable. Based on the latest research, the current question arose whether the topical use of caffeine nanocrystals can increase the bioavailability of caffeine compared to the topical application of a caffeine solution, and what influence different nanocrystal sizes may have on the temporal course of the bioavailability of caffeine.Methods: In the present proof of concept study, this effect was investigated in an in vivo penetration study in six male test subjects using caffeine nanocrystals of different sizes (206 nm and 694 nm) while keeping the amount of caffeine unchanged. The study showed that the smaller nanocrystals were more effective in increasing the bioavailability of caffeine at an early stage, while the serum concentration of caffeine was higher after 20 minuteswhen caffeine was applied using the larger nanocrystals. In both applications, caffeine was still detectable in the serum on the 5th day. The area under the curve was 82% larger when the 694nm nanocrystals were applied.The larger sized nanocrystals showed an increased bioavailability via the transfollicular penetration route in comparison to other topically applied formulations