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BLICKWINKEL

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Die Nachfrage nach naturbasierten und aluminiumfreien Antitranspirantien und Deodorants wächst. Dr. Torsten Ertongur-Fauth erläutert neuartige Testsysteme für die Identifikation von Naturstoffen zur Reduzierung der Schweißbildung beim Menschen.

Mit biologischen Methoden der Schweißbildung begegnen

Der weltweite Markt für Antitranspirantien und Deodorants umfasste 2015 einen Jahresumsatz von 65 Mrd. US-Dollar – darin enthalten ein Umsatzvolumen für die verarbeiteten Inhaltsstoffe von etwa 1,6 Mrd. US-Dollar. Für solche Inhaltsstoffe gehen Experten bis 2021 von einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CGAR) von fast 7 % aus. Aufgrund der starken Nachfrage nach natürlichen Inhaltsstoffen wächst dieses Segment besonders stark.

Die BRAIN hat neuartige Technologien entwickelt, um dieser Nachfrage nach biologischen Deodorants und Antitranspirantien zu begegnen. Kürzlich erteilte das United States Patent and Trademark Office (USPTO) einen entsprechenden Patentschutz für spezielle Testsysteme mit dem Ziel der biologischen Reduzierung der Schweißbildung beim Menschen (WO 2014/027050). Es wird erwartet, dass die Patenterteilung für den EU-Raum durch das Europäische Patentamt (EPA) im Laufe des Jahres 2018 erfolgen wird. BRAIN führt derzeit Gespräche mit potenziellen Industriepartnern, um gemeinsame Produktentwicklungen vorzubereiten.

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Spezielle Expertisen zu Schweißdrüsenzellen

Die patentgeschützten molekularbiologischen Systeme basieren auf einem von BRAIN-Forschern entdeckten Schlüsselmolekül, das die systematische Testung (Screening) natürlicher Wirkstoffe ermöglicht, welche die Schweißbildung vermindern. Grundlage hierfür ist ein von BRAIN gemeinsam mit der Hautklinik Darmstadt erzielter wissenschaftlicher Durchbruch für das bessere Verständnis der Schweißbildung in der menschlichen Haut.

Lange Zeit war nicht bekannt, welches Membranprotein in den Schweißdrüsenzellen die Bildung des Schweißes antreibt. In Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der BRAIN AG und Dermatologen der Hautklinik Darmstadt konnte zum ersten Mal dieser lange gesuchte Schlüsselspieler in menschlichen Schweißdrüsen gefunden werden. Ähnliche Proteine waren aus anderen Geweben bekannt, der Aufbau des relevanten Ionenkanals der Schweißdrüsen zeigte aber erstaunliche Besonderheiten. Für dieses Forschungsprojekt konnte auch die renommierte Dermatologie der Ludwigs-Maximilians-Universität (LMU) in München gewonnen werden, mit deren Hilfe ein noch genaueres, hochauflösendes Bild der Lokalisation des Ionenkanals in Schweißdrüsen gezeichnet werden konnte.

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Effiziente Testsysteme

Bei der Entdeckung neuer Proteine stellt sich stets die Frage nach deren Funktionsweise. Eine Messung der Funktion direkt im ganzen Organ ist generell sehr aufwändig bzw. in vielen Fällen überhaupt nicht möglich. Zum Einsatz kommen daher Zellkulturen, die in der Petrischale im Labor für lange Zeit kultiviert werden können. Für die industrielle Forschung besteht darüber hinaus die Herausforderung, diese Zellkulturen so zu modifizieren, dass ihre Funktionen im Hochdurchsatz schnell und reproduzierbar gemessen werden können.

Der BRAIN AG ist es gelungen, ein geeignetes Testsystem für den Ionenkanal der Schweißdrüsen zu generieren, das auf Schweißdrüsenzellkulturen und fluoreszierenden Ionensensoren basiert. Mithilfe dieses Testsystems konnten faszinierende Einblicke in die Funktion des Ionenkanals in Schweißdrüsenzellen gewonnen werden. Es zeigte sich dabei, dass die strukturellen Besonderheiten des Ionenkanals mit seiner besonderen Funktionsweise zusammenhängen. Aufgrund dieser neuen Erkenntnisse können die Vorgänge bei der Schweißbildung nun wesentlich besser verstanden werden. Eine entsprechende Fachpublikation der involvierten Forscher in der Zeitschrift 2014 gilt bis dato als wegweisend sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Entwicklung hautverträglicher Körperpflegeprodukte zur Verminderung der Schweißbildung.

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Stand der Entwicklungsarbeit

Die Patentansprüche auf das entwickelte Schweißdrüsen-Testsystem gewähren der BRAIN den Schutz auf Arbeiten an diesem spezifischen Membranprotein, das in den sekretorischen Zellen der Schweißdrüsen vorkommt und unmittelbar an der Schweißbildung beteiligt ist. Hierauf beruhende Entwicklungsarbeiten erlauben In-vitro-Verfahren zur Identifikation natürlicher Wirkstoffe für schweißhemmende Kosmetika.

Im Rahmen dieser In-vitro-Verfahren wird mit Schweißdrüsen-Zellkulturen gearbeitet, in deren Membran das geschützte Molekül in aktiver Form integriert ist. Erste Naturwirkstoffe aus dem BioArchiv der BRAIN konnten in diesem zellbasierten Verfahren mittels neuartiger fluoreszierender Ionensensoren unmittelbar auf ihre Hemmaktivität getestet werden und sind aktuell bereits in der weiteren Entwicklung.

Von besonderer Herausforderung ist dabei die Entwicklung geeigneter kosmetischer Formulierungen, die eine gute Verfügbarkeit und Stabilität der verschiedenen Wirkstoffe gewährleisten. Im Entwicklungslabor für kosmetische Anwendungen der BRAIN konnten für einzelne Wirkstoffe solche Deo-Formulierungen bereits entwickelt werden. Das nächste große Ziel der Entwicklungsarbeiten ist die Testung der tatsächlichen Wirksamkeit der neuen kosmetischen Formulierungen in unabhängigen Studien.

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Aluminiumfreie Kosmetikprodukte

Die Suche nach neuen Pflegeprodukten wird angetrieben von der wachsenden Verbrauchernachfrage nach einerseits natürlichen Inhaltsstoffen, die andererseits auch zuverlässig vor Schweißbildung und Körpergeruch schützen. Der von BRAIN verfolgte Ansatz bietet die Kombination dieser Qualitätsmerkmale, indem die Bildung von Schweiß direkt an den Schweißdrüsen biologisch herabreguliert wird. Das zell- und mikrobiologische Verfahren der BRAIN kann potenziell auch bei Krankheitsbildern mit übermäßiger Schweißbildung, sogenannter Hyperhidrose, therapeutisch eingesetzt werden.

Bei der wachsenden Nachfrage nach naturbasierten Inhaltsstoffen geht es auch um die Vermeidung von aluminiumhaltigen Produkten. Aluminium ist ein Leichtmetall und kommt natürlicherweise auf der Erde vor. Menschen nehmen Aluminium über Lebensmittel und Trinkwasser auf. Es findet sich auch in Kosmetikprodukten wie Antitranspirantien, deren Wirkung auf einer mechanischen Blockierung der Schweißporen beruht. Bei dauerhafter Exposition und in hohen Dosen wird Aluminium als gesundheitsschädlich eingestuft. Um Überexpositionen zu vermeiden, empfiehlt das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) im Einklang mit anderen Stellen, die Gehalte von Aluminiumsalzen in Antitranspirantien zu begrenzen.

Das von BRAIN im Aufbau befindliche Angebot von Naturwirkstoffen für schonende Kosmetik- und Hautpflegeprodukte bietet Antworten auf diese Nachfragetrends. Auf Basis des immer besseren Verständnisses biologischer Prozesse in der menschlichen Haut und mithilfe ausgereifter Screening-Verfahren wird so das BRAIN-Entwicklungsportfolio für biobasierte Pflegepodukte sukzessive erweitert.

Weitere Informationen

Ertongur-Fauth, T., Hochheimer, A., Buescher, J. M., Rapprich, S. und Krohn, M. (2014): A novel TMEM16A splice variant lacking the dimerization domain contributes to calcium-activated chloride secretion in human sweat gland epithelial cells. Exp Dermatol, 23: 825–831. doi:10.1111/exd.12543, www.onlinelibrary.wiley.com.

Wilson, T. E. und Metzler-Wilson, K. (2015): Sweating chloride bullets: understanding the role of calcium in eccrine sweat glands and possible implications for hyperhidrosis. Exp Dermatol, 24: 177–178. doi:10.1111/exd.12595, www.onlinelibrary.wiley.com.

Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR): Aluminiumhaltige Antitranspirantien tragen zur Aufnahme von Aluminium bei, Stellungnahme Nr. 007/2014, 26. Februar 2014, www.bfr.bund.de.

BRAIN erlangt Patentschutz für die Entwicklung biologischer Antitranspirantien: www.brain-biotech.de.

Dr. Torsten Ertongur-Fauth
© Luise Böttcher

Dr. Torsten Ertongur-Fauth

Dr. Torsten Ertongur-Fauth studierte Biologie an der Universität Ulm. Er war Gastforscher an der Universität North Carolina in Greensboro (USA) und erhielt 2010 seinen Ph.D. von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). Anschließend kam er zu BRAIN, wo er seither als Wissenschaftler und Projektleiter mit dem Forschungsschwerpunkt Haut aktiv ist.

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