Die Diffusion der meisten Substanzen durch die Haut wird durch die Permeation der äußeren Zellschichten der Epidermis, dem Stratum corneum, begrenzt. Dies trifft besonders für hydrophile Substanzen zu. Daher war es von besonderem Interesse, den Diffusionsprozess hydrophiler Stoffe durch diese Hautschicht zu charakterisieren. Hierfür wurde die nichtinvasive Messtechnik der Infrarot-Abgeschwächten Totalreflexionsspektroskopie (ATR) eingesetzt. Zunächst wurde mit der Silikon-Polyethylenglykol-Membran (Silikon-PEG-Membran) eine künstliche Modellmembran für hydrophile Diffusionsstudien mit der ATR-Technik entwickelt. Anhand der mit dieser Membran durchgeführten Untersuchungen wurden auch die Einschränkungen der bisherigen ATR-Technik für Diffusionsstudien aufgezeigt. Es wurde die ATR-Diffusionszelle als neue Methodik entwickelt. In der ATR-Diffusionszelle konnten die Vorzüge der ATR-Technik und der Franz’schen Diffusionszelle kombiniert werden. Anhand gleicher Diffusionsuntersuchungen mit der entwickelten Silikon-PEG-Membran wurden die bisherige ATR-Anordnung und die entwickelte ATR-Diffusionszelle verglichen und die Vorteile der ATR-Diffusionszelle aufgezeigt. Mit dieser ATR-Diffusionszelle wurde der Diffusionskoeffizient von Harnstoff im humanen Stratum corneum erstmals bestimmt. Anhand eines in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit dem Institut für Mathematik und Informatik entwickelten mathematischen Modells wurden die Diffusionkoeffizienten für alle durchgeführten Diffusionsexperimente ermittelt. Abschließend wurde die Eignung der ATR-Diffusionszelle für weitere biologische Membranen gezeigt.
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