Untersuchungen über die Fähigkeit der Spreitung von Lipoiden und der Permeation von Wasserdampf...

geben, dai3 das alkalische pH allein nicht ausschlag- gebend sei (weil es bei allen getesteten Seifen-Verdiin- nungen praktisch gleich ist), so zeigt die genauere Ana- lyse, da13 in die im alkalischen Milieu gequollene Haut um so mehr irritierende Stoffe diffundieren, je mehr ihr angeboten werden, d. h. um so mehr, je starker die Seifen-Konzentration ist. Unsere Versuchsserie zeigt fer- ner, dai3 die Schmier- und Kernseifen, denen Fettsauren mit niederer C-Atomzahl zugrundeliegen, haufiger und starker reizen, also mehr Irritantien enthalten als die meisten Feinseifen. Eine wichtige Rolle spielt sicher auch die Ca-Fallung, die durch Fein- und Kernseifen an der Hautoberflache eintritt und den erregungssteigernden Na-Tonen ein gewisses Obergewicht verleiht.

Die Rolle des alkalischen Milieus geht iibrigens auch aus Versuchen hervor, die man bei den Syndetseifen an- stellen kann. Letztere reizen, da ihre Wasserstoff ionen- Konzentration im neutralen Bereich liegt und keine niedrigkettigen Fettsauren als Ausgangssubstanz ver- wendet sind, nur selten. Im Hauttest sind sie fast stets negativ. Macht man aber die an sich neutralen Syndet- Losungen in gleicher Weise alkalisch wie die Fein- seifen-Verdunnungen, dann nehmen auch bei ihnen die positiven Tests erheblich zu, d. h. in der entstandenen Alkali-Quellung der Haut werden auch die Syndets bzw. gewisse Inhaltsstoffe, die sonst gut vertragen werden, zu Irritantien (auch ohne Ca-Fallung). Was nun die letzteren betrifft, so enthalten die Syndets - im Gegen- satz zu den Feinseifen -, wenn auch nur in Spuren, echte Allergene, wie Chrom und Nickel; vom Lauryl- sulfat ist noch nicht sicher, ob es als eine toxische Sub-

stanz oder als ein Allergen anzusehen ist. Wahrscheinlich aber handelt es sich dabei um eine toxische Wirkung. Der Waschvorgang ist bei den Syndets ebensowenig im Lappchentest erfai3bar wie bei den Feinseifen, dennoch werden Syndets, wegen der in ihnen in Spuren ent- haltenen Allergene, in allergologischer Hinsicht test- fahig; man mug allerdings stets Nickel und Chrom mit- testen.

L i t e r a t u r v e r z e i c h n i s

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Untersuchungen iiber die Fahigkeit der Spreitung von Lipoiden und der Permeation von W asserdampf durch die lebende Haut *

Von Prof . Dr. F. N e u w a l d , K . E . F e t t i n g und Prof. Dr. A . S z u k a l l

Die Untersuchungen mit zehn verschiedenen Lipoiden, deren Viskositat und Grenzflachenspannung gegenuber Wasser bei der Hauttemperatur experimentell bestimmt wurden. zeigen, daD ihre Spreitfahigkeit sowohl von der chemisdwn Zusammensetzung der Lipoide als auch ihren physikalischen Eigenschaften abhangig ist. Die Prufungen der untersuchten Fettstoffe im Hinblidc auf ihren EinfluD auf die Wasserabgabe durm die Haut ergaben, daD eine direkte Beziehung zwischen der Spreitfahigkeit und der Per- spiratio insensibiles besteht: J e besser ein Lipoid spreitet, desto geringer ist die Hemmwirkung.

Investigations about the Spreading Capacity of Lipids and the Permeation of Water Vapour through Living Skin

The investigations with ten different lipids whose viscosity and surface tension with respect to water at loom temperature were experimentally determined, show, that their spreading capacity depends not only on the rfiemical composition of the lipids, as also on their physical properties. The testing of the investigated fats with respect to their influence on the water transfer through the skin show, that there is a direct rela- tionship between the spreading capacity and the perspirativ insensibiles: The better a lipid spreads, the smaller is its retarding action.

Ober die Zusamtnenhange zwischen physiologischen Wirkungen der Lipoide, insbesondere der Spreitung auf der Haut und ihrem Einflui3 auf die Permeation von

* Vortrag anlafilich der DGF- Jubilaumstagung in Hamburg am 26. Oktober 1961.

F E T T E . S E I F E N ' A N S T R I C H M I T T E L 64. Jahrgang Nr. 5 1962

Etudes sur l'aptitude A s'btendre des lipides et la diffusion de la vapeur d'eau a travers la peau vlvante

Les etudes avec 10 lipides differents, dont la viscosite et la tension interfaciale vis-a-vis de I'eau avaient BtB determinees experimentalement a la temperature de la peau, montrent que leur aptitude a s'etendre est fonction tant de la composition chimique des lipides que de leurs proprietes physiques. Les essais de corps gras etudies au point de vue de leur influence sur la deperdition d'eau a travers la peau ont fait ressortir qu'il existait un rapport direct entre aptitude a s'etendre et Perspiratio insensibiles: plus un lipide s'etend et plus l'effet retardateur est faible.

I . I c c n e , q o s a H u e p a c n p o c T p a H e H u a J IUI~OUAOB u B b I g e n e H u R n a p o B Bonbr yepea XUBYIO KOJ~CY.

M c c n e A o s a H a e gecmn pasnusabix n u n o u n o B , y K o T o p b I x npu T e M I I e p a T y p e K O X U U3MepslJIMCb BS13KOCTb €i I I O B e p X - HOCTHOe H a n p s l X e H U e OTHOCUTeJIhHO BOAbI, I IOKa3b lBaeT , TO ux c n o c o 6 ~ o c ~ b K p a c n p o c T p a H e H m o B ~ B A C M T IcaK OT X n M n s e c K o r o c o c T a B a n u n o n A o B T a K u OT PIX cpususec~ux KaqeCTB. kICIIbITaHUSI BJIUSIHUR X U p O B b I X BeWeCTB H a O T n a s Y BOAbI qepe3 K O X y IIOKa3bIBaIOT, YTO M e X A Y C n O -

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C 0 6 ~ o C T b l O p a C n p o c T p a H e H M s r u ,,Perspiratio insensibiles"

Wasserdampf durch die lebende menschliche Haut, so- wie ihren physikalischen Eigenschaften ist wenig be- kannt. Vor einiger Zeit berichtete nun 0. Jacobi' uber das Verhalten kosmetischer Rohmaterialien auf der Haut.

1 Parfiimerie + Kosmetik 39, 773 [1958].

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Aufgrund der Bestimmung des Spreitungseffektes von 20 verschiedenen Fett- und Ulstoffen an der Hautober- flache kommt der Verfasser zu dem Ergebnis, dai3 neben der Viskositat und der Oberflachenspannung der Fett- stoffe noch andere Faktoren fur das Spreiten verantwort- lich sind. Als Hauptgrund fur die Spreitung nimmt 0. jacobi jedoch die Kapillaraktivitat der Feinstruktur der Hornschicht der Haut an und halt es fur unmoglich, dai3 aus den physikalischen Eigenschaften der Lipoide ihre Spreitwirkung vorausgesagt werden kann. In der zitierten Veroff entlichung werden allerdings keine nahe- ren Angaben uber die Viskositat und Oberflachenspan- nung der untersuchten Lipoide gemacht. Wir hielten daher Untersuchungen iiber Zusammenhange zwischen der physiologischen Wirkung und den physikalischen Eigenschaften von Lipoiden verschiedener chemischer Zusammensetzung fur notwendig.

Zunachst versuchten wir, ein reproduzierbares Ver- fahren zur Messung der Spreitwirkung auszuarbeiten. Dabei hat es sich gezeigt, dai3 die Spreitung, wie auch 0. jacobi festgestellt hat, von Versuchsperson zu Ver- suchsperson, aber auch bei der gleichen Person an ver- schiedenen Hautpartien, erhebliche Unterschiede auf - weist. Aus diesem Grunde haben wir fur unsere ver- gleichenden Untersuchungen ausschliei3lich die volare Seite der Unterarme gewahlt. Bei Entatherung der Test- flache war die Spreitung um etwa 20°/0 groi3er. Dies beweist, dai3 der normale Lipoidgehalt der Testflache die Spreitung hemmt. Bereits 0. lacobi hat festgestellt, dai3 an der besonders lipoidreichen Stirnhaut kaum noch eine Spreitung beobachtet werden kann.

Wir bestiminten die Spreitung verschiedener Lipoide (Paraffinkohlenwasserstoffe, Triglyceride, Partialester und ein flussiges Wachs) nach dem nachfolgend beschrie- benen Abklatsch-Verfahren:

Genau 0.02 ml des zu untersuchenden Lipoids (bei Raum- tcmperatur feste Lipoide in geschmolzenem Zustand) wurden in dem geeigneten Abstand 3 bis 4mal nebeneinander mit einer Blutzuekerpipette auf die volare Seite des Unterarmes aufgetropft. Nach 10, 20 und 30 Min. wurden die Flecke auf einen harten Filtrierpapierstreifen abgeklatscht und die Gren- zen des Lipoidfleckes sofort markiert. Bei sehlecht spreitenden Lipoiden entfernte man den FettiiberschuB vorsichtig mit Fil- trierpapier, um eine vorgetauschte Spreitung zu vermeiden. Die Spreitfleeke wurden planimetrisch ausgewertet und der Mittelwert von 20 bis 30 Einzelmessungen festgestellt. Die maximale Abweichung der Einzelmessung vom Mittelwert bei verschiedenen Versuchspersonen betrug bei den gut spreiten- den Lipoiden k 20 "/u, wahrend bei den geringer spreitenden die Abweichung erheblich niedriger war.

Wir haben die Spreitungszeit zunachst bis zu 30 Min. ausgedehnt. Dabei stellten wir fest, dai3 die gut sprei- tenden Lipoide bereits nach 20 Min. ihren Endwert er- reicht hatten. Bei gering spreitenden Stoffen wird da- gegen der Endwert auch nach 30 Min. noch nicht erreicht. liur unsere vergleichenden Untersuchungen mui3te daher der Zeitfaktor beriicksichtigt werden. Aus diesem Grunde haben wir nicht nur die absolute Spreitflache, sondern auch die Geschwindigkeit der Spreitung durch Begren- zung der Beobachtungsdauer auf 20 Min. als Mat3 des Spreiteffektes festgestellt.

Als weitere physiologische Wirkung der Lipoide auf der Haut priiften wir die Beeinflussung des Durch- ganges von Wasserdampf durch die menschliche Haut nach aui3en. In friiheren Untersuchungen von A . SzakaZZ* war der Einflui3 verschiedener Lipoide auf die Perme- ation von Wasserdampf von aui3en nach innen unter- sucht worden, jedoch ohne Beriicksichtigung der physi- kalischen Eigenschaften der Lipoide. Bei unseren Un- tersuchungen verwendeten wir nun eine von S. Heller, A.-M. Fretzdorff und G. Weitzel angegebene Methode zur Messung der Wasserdampfdurchlassigkeit dunner Filme auf lebender Haut. In Abanderung dieser Me- thode wurde jedoch absolut trockene Luft durch \'or- schalten von Kuhlfallen verwendet, um extreme Bedin- gungen zu erhalten, d. h. die Verdunstung auf der Haut zu fordern und damit die abdichtende Wirkung der zu priifenden Lipoide mit Sicherheit erfassen zu konnen. Die Dauer der einzelnen Versuche betrug 5 Min. Von jeweils 5 bis 6 Versuchen wurden die Mittelwerte be- rechnet. Die Streuung der Einzelwerte betrug nicht mehr als k 2 O/o vom Mittelwert bei 18O bis 20° C Raumtempe- ratur und geringer relativer Luftfeuchtigkeit.

Die Ergebnisse unserer Untersuchungen sind in Abb. 1 graphisch dargestellt. Die physikalischen Kennzahlen der untersuchten Lipoide sind in Tab. 1 aufgefuhrt.

Abb. 1. Graphische Darstellung der erhaltenen Ergebnisse

D i s k u s s i o n d e r E r g e b n i s s e :

Wie Abb. 1 zeigt, besteht zwischen der Spreitung und der Beeinflussung der Wasserdampfdurchlassigkeit der Haut bei verschieden zusammengesetzten Lipoiden keine eindeutige Beziehung. Betrachtet man jedoch die fliis- sigen Lipoide Paraffinol, Partialester C,,,, Triglycerid C,-,, und Pur-Cellin-01 allein, so scheint eine gewjsse Beziehung zwischen der Spreitfahigkeit und der Per- spiratio insensibilis in der Weise zu bestehen, dai3 je Lesser ein Lipoid spreitet, um so geringer seine ab- dichtende Wirkung ist. Lipoide, die eine nur geringe Spreitung besitzen, wie die pflanzlichen Ole und ihre Hydrierungsprodukte, zeigen dagegen keine direkte Be- ziehung zwischen Spreitung und Abdichtungseff ekt.

Fette . Seifen . Anstrichmittel 61, 774 [1959]. Hoppe-Seyler's Z . physiol. Chem. 301, 17 [1955].

466 F E T T E . S E I F E N . A N S T R I C H M I T T E L Nr . 5 1962 64. Jahrgang

Tabelle 1

Physikalische Kennzahlen der untersucbten Lifioide

Grenzflachen- Viskositat Steig- spannung bei 32O C schmelzpunkt

[,PI [OCI

Partialester 60 O / o c&,, < 1 bei 70' c nicht 53.0-54.5 40 O / O CIS

Ricinusol. angehartet 18.5 bei 70° C (1830) 52.2-53.5

Ricinusol 18 bei 32" C 407 fliissig bei 20" C

Erdnuflol, angehiirtet 18 bei 70° C 61 37.6-38.2

Erdnui3ol 17 bei 32O C 49 fliissig bei 20" C

Triglycerid

40 O / o c,, 60°/o C,-,, 13.5 bei 70" C 36 33.4-34.0

Paraffin. liquid. 41.5 bei 32O C 95 fliissig bei 20" C

Partialester C,-,, < 1 bei 32O C 81 fliissig bei 20" C

Triglycerid C,,, 19 bei 32O C 21 fliissig bei 20° C

Pur-Cellin-01 22 bei 32O C 8 fliissig bei 20° C

Erlauterungen zzi Tub. I:

Partialester 60 O/o C,,,: 40 "/o C,,=Witten 378-Partialester; Ricinusol, angehartet (JZ 70); Ricinusol = Oleum Ricini DAB 6; ErdnuBol, angehartet = Oleum Arachidis hydrogenatum 3. Nachtrag zum DAB 6, JZ = 65; Erdnudol = Oleum Arachidis DAB 6; Triglycerid 6 O 0 / o C6--12, 40 O / o C,, = Salbengrundlage W i t - ten 378; Paraffinum liquidum = Paraffinum subliquidum 3. Nach- trag zum DAB 6; Partialester C,-C,, = Witten 818-Partialester; Triglycerid C,-C,, = Miglyolo 812; Pur-Cellin-01@ = fliissige alkylverzweigte Fettsaureester (Drugoco).

Die Grenzflachenspannung der Lipoide wurde sowohl bei 700 C als auch nach Moglichkeit bei Hauttemperatur bei 32O C gemessen. Es ergab sich, dad die Werte bei 70" und 32OC nur geringe Abweichungen von 1 bis 2 dyn/cm nach oben nder unten zeigten, so dad fur unsere Betrachtungen die Messungen bei verschiedenen Temperaturen nicht ins Gewicht fallen.

Betrachtet man nun die physikalischen Kennzahlen der gepriiften Lipoide in Tab. 1 in Gruppen entsprechend ihrer chemischen Zusammensetzung im Vergleich mit den Ergebnissen der physiologischen Prufungen, so gelangt man zu folgenden Feststellungen:

1. Paraffinkohlenwasserstoffe, wie fliissiges Paraffin und Vaselin, zeichnen sich durch eine hohe Grenzflachen- spannung gegeniiber Wasser (etwa 40 dynicm) aus und hemmen dadurch die Wasserabgabe der Haut. Die Spreitung der Paraffinkohlenwasserstoffe ist gering oder

fehlt vollig in Abhangigkeit von ihrer Viskositat bzw. Konsistenz, wie auch andere bisher unveroffentlichte Untersuchungen zeigen.

2. Die Triglyceride, wie Ricinusol und ErdnuBol, so- wie die entsprechenden angeharteten Produkte (ange- hartetes Ricinusol mit einer JZ von 70 und Oleum Arachidis hydrogenatum 3. Nachtrag zum DAB 6 mit einer JZ von 65) und Miglyol 812 besitzen praktisch eine gleiche Grenzflachenspannung gegeniiber Wasser (1 7 bis 19 dynlcm). Ihr Spreiteffekt ist daher allein abhangig von ihrer Viskositat bei Hauttemperatur. Ihr EinfluB auf die Wasserabgabe der Haut, also ihre hautabdichtende Wirkung, ist praktisch gleich. Dieser physiologische Eff ekt lag bei unseren Untersuchungen zwischen 0.26 und 0.28 yg/cm2iSek. gegeniiber einer Norm der unbe- handelten Haut von 0.32 pg. Der Hemmeffekt betragt also etwa 12 bis 17 O/o. Eine Ausnahme unter den ge- priiften Triglyceriden zeigt die Salbengrundlage Witten 378, die 60 O / o gesattigte Fettsauren C8-Cl, und 40 O/o C,, enthalt, vor allem gegenuber dem fliissigen Miglyol 812, das nur die gesattigten Fettsiiuren C,--C,, enthalt. Die Spreitung dieser Salbengrundlage entspricht etwa der des mittelviskosen Paraffinoles, wahrend die Hautab- dichtung wesentlich geringer, aber deutlich grofier als bei den iibrigen Triglyceriden ist. Eine Deutung hierfiir 1aBt die niedrigere Grenzflachenspannung von 13.5 dynlcm gegeniiber 1 7 bis 19 dydcm bei den iibrigen Triglyceriden zu. Aufgrund der niedrigeren Grenz- flachenspannung ist eine festere Bindung an das Keratin der Hornschicht und damit eine Hemmung der Spreitung denkbar.

3. Die Partialester, wie Witten 378-Partialester und Miglyol 812-Partialester, die uns freundlicherweise von den Chemisdzen Werken Witten fur unsere Untersuchun- gen iiberlassen wurden, zeigen eine Hautabdichtung ent- sprechend den Triglyceriden. Ihre Grenzflachenspannung gegeniiber Wasser ist kleiner als 1, bedingt durch ihren Gehalt an Monoglyceriden, und ihr Spreiteffekt ist allein von ihrer Viskositat bzw. Konsistenz abhangig.

4. Den hochsten Spreitwert zeigt das Pur-Cellin-Ul@, das aus fliissigen alkylverzweigten Fettsaureestern, ahn- lich dem fliissigen Anteil des Entenbiirzeldriisenfettes, besteht. Der Spreiteffekt diirfte allein auf der niedrigen Viskositat von 8 CP bei Hauttemperatur beruhen. Die Grenzflachenspannung des Pur-Cellin-Oles ist sogar mit 22 dyn/cm gering hoher als die der Triglyceride. Ein Einflufi auf die Wasserdampiabgabe der Haut konnte nicht beobachtet werden.

Unsere Untersuchungen mit 10 verschiedenen Lipoiden haben einen deutlichen Zusammenhang zwischen dem physiologischen Wert der Spreitung und der Viskositat bei der Hauttemperatur bzw. der Konsistenz ergeben. Die Spreitung der Lipoide ist urn so groBer, je niedriger ihre Viskositat bei Hauttemperatur ist, und das Mai3 der Spreitung ist ferner von der chemischen Zusammen- setzung abhangig. Die hautabdichtende Wirkung scheint allein mit der chemischen Natur der Lipoide zusammen- zuhangen. Die Grenzflachenaktivitat der Lipoide gegen- iiber Wasser diirfte fur die untersuchten physiologischen Wirkungen eine untergeordnete Rolle spielen.

F E T T E . S E I F E N . A N S T R I C H M I T T E L 64. Jahrgang Nr. 5 1962 467