Sensorische Kühlempfindung durch Bekleidung

21.09.2016

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens haben Wissenschaftler der Hohenstein Institute eine sensorisch kühlende Textil-Ausrüstung entwickelt und analysiert. Diese Ausrüstung bewirkt einen dauerhaft milden Kühleffekt, ohne die Haut zusätzlich zu reizen. Somit ist sie für therapeutische Zwecke, wie zum Beispiel die Behandlung von Sportverletzungen, aber auch bei Insektenstichen sowie Multipler Sklerose oder Psoriasis gut einsetzbar.

Bild: Thermografie-Aufnahme des Unterarms eines Probanden; Copyright: Hohenstein Institute

Thermografie-Aufnahme des Unterarms eines Probanden. Der sensorische Kühleffekt des TRPM8-Agonisten ist sehr stark (++) im Vergleich zur Kontrolle (0, normale Hautcreme) und zu einem aufgetragenen Hydrogel (+); © Hohenstein Institute

Im Rahmen eines IGF-Forschungsvorhabens (AiF-Nr. 18181 N) haben Wissenschaftler der Hohenstein Institute in Bönnigheim eine sensorisch kühlende Textil-Ausrüstung entwickelt und analysiert. Unter sensorischem Kühlen versteht man ein chemisch induziertes Kälteempfinden der Haut, hierbei werden Kälterezeptoren an oberflächlich gelegenen Nervenenden in der Haut angeregt. Im Gegensatz dazu erreicht man einen Kühleffekt üblicherweise durch physikalische Vorgänge, bei denen die Haut u. a. durch das Verdunsten von Wasser gekühlt wird.

Eine gezielte Abkühlung der Hautoberfläche wird benötigt beispielsweise zur Behandlung von Sportverletzungen, aber auch bei Insektenstichen oder zu weiteren therapeutischen Zwecken (z. B. bei Multipler Sklerose oder Psoriasis). Hierzu werden je nach Bedarf kaltes Wasser, Eiswürfel, Sprays oder kühlende, wasserhaltige Arzneimittel eingesetzt. Auch kühlende Textilien aus High-Tech-Fasern basieren zum Teil auf dem Prinzip der Verdunstungskälte.

Bei Verwendung gängiger Kühlsysteme, wie zum Beispiel Cool-Packs oder Eis-Spray, wird die Haut allerdings oft zu stark gekühlt. Dies kann im schlimmsten Fall zu Erfrierungserscheinungen mit Blasenbildung führen, was den Schaden der Haut vergrößert. Anders als diese herkömmliche Art der Kühlung sorgen kälteinduzierende Substanzen durch die "sensorische Kühlung" auch bei großflächiger Verteilung für einen milden Kühleffekt, ohne dabei die Haut zu unterkühlen. Ein Beispiel dafür ist der Pfefferminz-Wirkstoff "Menthol". Dieser wirkt juckreizstillend und kühlend. Aktuell sind eine ganze Reihe weiterer chemischer Substanzen bekannt, die sich wie Menthol an Kälterezeptoren binden. Diese Substanzen rufen eine stärkere Kühlempfindung hervor und weisen dabei eine längere Wirkdauer sowie Geruchsneutralität auf. Daher sind sie therapeutisch einsetzbar.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens haben die Hohenstein Wissenschaftler erstmals speziell für Textilien an einer sensorisch kühlwirkenden Ausrüstung gearbeitet. Diese Textilausrüstung basiert auf Menthan-Abkömmlingen (Agonisten) wie WS-3 (N-Ethyl-p-Menthan-3-Carboxamid) oder L-Menthyl-Lactat sowie Icilin. Diese Substanzen bieten den Vorteil, dass sie bei lokaler Verteilung auf der Körperoberfläche in sehr geringer Konzentration einen dauerhaft milden Kühleffekt über den gesamten Zeitraum der Aktivität bewirken. Eine solchermaßen entwickelte, sensorisch kühlende Textilausrüstung wurde auf unterschiedlichen Textilsubstraten aus natürlichen sowie synthetischen Fasern und deren Mischungen aufgebracht und mit Wirkstoffkonzentrationen im Bereich zwischen 0,1 Promille – 1 Prozent erprobt.

Die angestrebte Textilfunktionalisierung mit sensorisch kühlwirkenden Substanzen zeigte in Probandenversuchen eine sehr unterschiedliche sensorische Wahrnehmung der Kühlstärke. Das sensorische Kühlempfinden war dabei nicht nur vom Hautareal abhängig, sondern auch von einer Reihe weiterer Parameter wie der Hautfeuchte oder der Topografie der Hautoberfläche. Die Verarbeitung und Bewertung des wahrgenommenen kühlenden Effektes auf der Haut hängt von zahlreichen äußeren und inneren Faktoren ab und ist somit subjektiv, das heißt jeder Proband nimmt die Kältewirkung in seiner ganz spezifischen, individuellen Art und Weise wahr. Im Rahmen des Vorhabens konnten die Forscher so neue Erkenntnisse zur Wirkstoff-Empfindlichkeit definierter Hautareale (zum Beispiel Dekolleté, Unterarm, Fußsohle) gewinnen. Zudem konnte im Projekt nachgewiesen werden, dass sensorisch kühlende Textilien einen wirksamen Effekt im körpernah getragenen Textilbereich leisten, jedoch für weit geschnittene Kleidung ohne direkten Körperkontakt ungeeignet sind.

Mit dem Abschluss des Forschungsprojektes konnten die Wissenschaftler an den Hohenstein Instituten zeigen, dass eine Ausrüstung mit sensorisch kühlwirkenden Substanzen (WS-3 oder Menthyllactat) für KMUs möglich ist. Aufgrund der positiven Resultate bei körpernah getragenen Textilien sind nach weiterführenden Untersuchungen neue Anwendungen bei therapeutischen Textilien zu erwarten.

MEDICA.de; Quelle: Hohenstein Institute
Mehr über die Hohenstein Institute unter: www.hohenstein.de