DE68924716T2

DE68924716T2 - Gerät zur iontophoretischen nichtinvasiven Messung oder Abgabe von Substanzen.

Info

Publication number: DE68924716T2
Application number: DE68924716T
Authority: DE
Inventors: Christopher Cullander; Peretz Glikfeld; Richard H Guy; Robert S Hinz
Original assignee: University of California
Current assignee: University of California
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2009-01-28
Also published as: KR970011449B1; IE890285L; JP2907342B2; IE63406B1; US5279543A; DK175443B1; JPH04502561A; DE68929508T2; DE68929447D1; EP0326398A2; EP0326398B1; EP0673622A3; DK179390D0; DK179390A; ES2188624T3; DE68924716D1; EP1121896B1; EP0673622B1; ATE230283T1; EP0326398A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ursprung der Erfindung

Die vorliegend Erfindung ist eine continuation-in-part-Anmeldung der USSN 150,159, eingereicht am 29. Januar 1988, auf die hier im Ganzen verwiesen wird.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegend Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein invitra-Verfahren als Modell zur iontophoretischen Entnahme oder Abgabe von Substanzen durch eine Membran, wie die herausgeschnittene Haut eines Säugetiers. Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur iontophoretischen Abgabe oder Entnahme von Substanzen durch die intakte Haut eines lebenden Säugetiers. Speziell ist das Gerät eine Vorrichtung, die auf die gleiche Seite der intakten Haut aufgesetzt eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und ein isolierendes Material, das die Elektroden trennt, aufweist. Gemäß noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein iontophoretisches Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Gehalte an biologisch aktiven Materialien in einem Lebewesen und Anwendung eines Feedback-Mechanismus, um die wirksamen Gehalte aufrecht zu erhalten.

BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDES DER TECHNIK

In vitro Probenentnahme

C.C.Peck et al, Pharmacology Skin, Bd. 1, S. 201-208, herausgegeben bei Karger, Basel, Schweiz 1987, beschreiben ein Verfahren zur in-vitro Bestimmung der transdermalen Wanderung von Theophyllin nach außen, unter Anwendung eines passiven transdermalen Sammelsystems (TCS). Die Anwendung elektrischer Verstärkung für die Wanderung ist nicht angegeben.
R.R. Burnette et al., Journal of Pharmaceutical Sciences, Bd. 75, Nr. 8, 5. 738-743, veröffentlicht im August 1986, beschreiben unter Anwendung der Standard-Diffusionszelle, einen Vergleich zwischen dem iontophoretischen und passiven in-vitro Transport von Thyrotropin-Releasing-Hormone (TRH) über die ausgeschnittene nackte Mäusehaut. Die Ergebnisse zeigen, daß die TRH-Ströme sowohl mit als auch ohne Ladung über das ausgeschnittene Gewebe stärker waren, als die durch passive Diffusion allein erzielten.
Bei der Standard-Anordnung (Stand der Technik) für in-vitro iontophoretische Untersuchungen (s.Fig. 6) sind die beiden Hälften einer Diffusionszelle horizontal Seite-an-Seite angeordnet, so daß die Haut sich senkrecht dazwischen befindet, wobei die Epidermis-Seite einer Hälfte gegenüber liegt und die innere Seite der anderen. Die biologisch aktive Zubereitung und die aktive Elektrode werden in der "epidermalen" Hälfte der Zelle angeordnet und die andere Hälfte der Zelle enthält die passive Elektrode in einer leitenden Flüssigkeit.
Diese Seite-an-Seite-Anordnung besitzt verschiedene Nachteile und Beschränkungen. Da die passive Elektrode sich in der Wirkung "im Inneren" der Haut befindet, ist diese Anordnung kein gutes Modell für den in-vivo Fall. Die Faktoren, die eine solche nicht-physiologische Situation beeinflussen, sind nicht so, daß sie im klinischen Fall von Bedeutung sind. Außerdem treten Fragen auf, die mit einer Seite-an-Seite-Konfiguration nicht untersucht werden können, wie die Möglichkeit des horizontalen Transports (d.h. innerhalb der Hautschichten und nicht senkrecht durch die Haut) und ob ein iontophoretisch "getriebenes" Arzneimittel durch die passive Elektrode aus der Haut "zurückgezogen" wird.
Eine bekannte iontophoretische Abgabevorrichtung für Arzneimittel, der Phoresor, wird verkauft von Motion Control, Inc., 1290 West 2320 South, Suite A, Salt Lake City, Utah 84119.

In vitro Abgabe

Bei Modelluntersuchungen ist die Iontophorese geeignet zur Untersuchung des chemischen Transports von geladenen Materialien durch eine Membran, wie eine ausgeschnittene Hautprobe. Z.B. beschreiben N.H. Bellantone et al., International Journal of Pharmaceutics, Bd. 30, S. 63-72, veröffentlicht 1986, eine Standard Seite-an-Seite Diffusionszellen-Anordnung und eine Elektroden-Konfiguration nach dem Stand der Technik für verschiedene Systeme, die zur Iontophorese von Benzoesäure (einer Modellsubstanz) verwendet werden (s. Fig. 6). Für die Seite-an-Seite Zellenanordnug existieren zahlreiche Beschränkungen, wie weiter unten diskutiert wird.

In-vivo Abgabe

Iontophorese ist der elektrisch verstärkte Transport von geladenen Substanzen, üblicherweise biologisch aktiven Materialien. Das Verfahren ist ein bekanntes Mittel zur transdermalen Abgabe von Arzneimitteln. Z.B. beschreibt die US-PS 4 141 359 von S.C. Jacobsen et al. eine verbesserte Iontophorese-Vorrichtung zur topischen Verabreichung von ionischen Arzneimitteln oder Chemikalien durch das Epidermis-Gewebe ohne mechanisches Eindringen. Die positive und negative Elektrode sind an getrennten Stellen an der Haut angelegt. Die ionische Form des Arzneimittels wird zu der entsprechenden Elektrode zugegeben und in und durch das Epidermis-Gewebe geleitet durch Gleichstrom von einer Energiezufuhr. Eine Anzahl von Problemen tritt bei dieser Art der Verabreichung auf, bei der die Elektroden getrennt sind.

In-vivo Entnahme

Es besteht ein anerkannter und bedeutender Bedarf, biologisch aktive Substanzen in dem Körper (typischerweise im Blut) zu sammeln bzw. zu entnehmen und quantitativ zu bestimmen. Z.B. kann es entscheidend sein, das Vorhandensein einer endogenen biochemischen Schlüsselsubstanz zur Diagnose einer Krankheit zu überwachen, oder es kann wichtig sein, den Blutgehalt an einem verabreichten Arzneimittel bei einer chemotherapeutischen Behandlung zu verfolgen und dadurch zu optimieren. Üblicherweise wird die erwünschte Bestimmung erreicht durch Analyse einer Blutprobe, die invasiv über eine eingeführte Nadel in ein Probenröhrchen abgezogen worden ist.
Die passive transdermale Entnahme von Theobromin in-vivo ist auch angegeben von C.C: Peck, et al., 1987, so.o. Es ist jedoch keine Verstärkung der Wanderung durch elektrischen Strom angegeben.
Es wurde keine Literatur gefunden, die ein im wesentlichen nicht-invasives Verfahren zur Entnahme von biologischem Material aus dem sytemischen Kreislauf beschreibt. Es erfordert die einzigartige Anwendung von Iontophorebe, um systemisch umlaufende Moleküle in eine Sammelvorrichtung, die sich auf der Oberfläche der Haut oder Schleimhautmembran befindet, zu "extrahieren". Die vorliegende Erfindung umfaßt kein Einstechen in die Haut oder irgendein Blutgefäß.

Biologische in-vivo Untersuchung

Es besteht Bedarf, bestimmte biochemische Schlüsselparameter bei klinischen Patienten kontinuierlich oder nicht-kontinuierlich zu überwachen, sowie an neuen medizinischen Vorrichtungen, um quantitative Werte in Echtzeit on-line zu erhalten. Ein Biosensor ist eine mikroelektronische Vorrichtung, bei der biologisch aktive Moleküle als "abtastende" signalüberleitende Elemente verwendet werden.
K.W. Hunter, Jr. Archives of Pathological Laboratory Medicine, Bd. III, 5. 633-636, veröffentlicht Juli 1987, beschreibt in allgemeiner Form den Bereich an Vorrichtungen und die physikalischen Eigenschaften, die untersucht werden. Hunter gibt auch ein allgemeines Diagramm für ein transdermales Dosimeter an. Diese Veröffentlichung gibt nicht die erforderlichen zusätzlichen speziellen Informationen, um ein funktionierendes biologisch-abtastendes Feedback-Arzneimittel-Abgabesystem zu entwickeln.
C.C. Peck et al., Journal of Pharmacokinetics and Biopharmaceutics, Bd. 9, Nr. 1, 5. 41,58, veröffentlicht 1981, diskutieren die Anwendung einer kontinuierlichen transdermalen Probenentnahme (CTDC) zur Abschätzung der Aufnahme von Arzneimitteln und der Pharmakokinetik. Es wurde gefolgert, daß, wenn der Rücktransfer minimal gehalten wird, CTDC ein geeignetes Werkzeug sein kann, um die Arzneimittel-Exposition usw. abzuschätzen, aber nur geringe Vorteile bietet gegenüber der getrennten Sammlung bzw. Entnahme anderer Körperflüssigkeiten bei der Untersuchung anderer Aspekte der Kinetika der Arzneimittel-Disposition.
US-Patentschriften von Interesse umfassen die 4 329 999, 4 585 652, 4 708 716, 4 689 039, 4 702 732, 4 693 711, 4 717 378, 4 756 314, 4 699 146, 4 700 710, 4 706 680, 4 713 050, 4 721 111, 4 602 909, 4 595 011, 4 722 354, 4 722 726, 4 727 881, 4 731 049, 4 744 787, 4 747 819, 4 767 401.
Y.B. Bannon, EP-Anmeldung 252 732 (13. Januar 1988), betreffend ein transdermales Arzneimittel-Abgabesystem, ist von allgemeinem Interesse.
Druckschriften von Interesse umfassen:
W. Scharaman et al., "The Commercialization of Biosensors", MD&GI, S. 52,57, veröffentlicht November 1987.
A.F. Turner et al., "Diabetes Mellitus: Biosensors for Research and Management", Biosensors, Bd. 1 S. 85-115, Hrsg. Elsevier Applied Science Publishers, Ltd., England, 1985.
Y. Ikarlyaman et al., Proc. Eleotrochem Soc., 1987, 87-89 (Proc. Symp. Chem. Sens.) 378. CA 107-(22); 207350n.
P.H.S. Tso et al., Anal. Chem. 1987, 59 (19), 2339, CA 107(14); 1262448.
H. Wollenberger et al., K. Anal. Lett., 1987, 20(5), 857, CA 107(9), 73551.
P.J. Conway et al., D. A. Sens. Actuators, 1987, 11(4), 305, CA 107(5), 36151.
M. Mascini et al., Clin. Chem., (Winstom-Salem, NC) 1987, 33(4), 591 CA 107(5), 35851h.
I. Hanning et al, Anal. Lett., 1988 19(3-4) 461, CA 105(6) 48993q.
M. Shirchirl et al., Diabetes Care, 1986, 9(3), 298, CA 105(5): 38426t.
S.J. Churchouse et al., Anal. Proc. (London) 1986, 2395), 146 CA 105(3), 21117v.
D.A. Gough et al., Anal. Chem., 1985, 67(12), 2351, CA 103(15), 11925a.
C. Loo et al., Chem. Eng. Sci., 1985, 40(5), 873 CA 103(5), 34337a.
Es ist erwünscht, eine Vorrichtung und eine Arbeitsweise zur Verfügung zu haben zur Entnahme (oder Abgabe) von Substanzen (geladen oder neutral) von (oder an) eine(r) Membran (in-vitro) oder zur Entnahme (oder Abgabe) von Substanzen (geladen oder neutral) von (oder an) intakte(r) Haut (Schleimhaut usw.) eines lebenden Säugetieres. Die vorliegende Erfindung erreicht diese Ziele.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diffusionszellen- Vorrichtung zur Verwendung bei der elektrisch verstärkten Probenentnahme einer biologisch aktiven Substanz von einer Membranoberfläche oder der Freisetzung bzw. Abgabe einer biologisch aktiven Substanz an und durch eine Membranoberfläche ohne mechanisches Eindringen, umfassend
mindestens zwei elektrisch leitende durchlässige Elektroden, zum Kontakt mit der Membranoberfläche, und Mittel zur elektrischen Isolierung jeder elektrisch leitenden Elektrode voneinander
wobei die Elektroden im wesentlichen Seite-an-Seite angeordnet sind und die Seiten sich erstrecken und enden im wesentlichen in einer gemeinsamen Frontfläche, die mit unmittelbar angrenzenden Bereichen der gleichen Seite der Membranoberfläche in Kontakt steht.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine in-vitro Vorrichtung zur Entnahme oder Abgabe von ionisierten oder nicht-ionisierten Substanzen von einer Membranprobe ohne mechanisches Eindringen, wobei die Vorrichtung umfaßt:
(a) eine positive Elektrode,
(b) eine negative Elektrode und
(c) eine elektrische Isolierung zwischen den Teilen (a) und (b), wobei die positive Elektrode und die negative Elektrode und die elektrische Isolierung auf der gleichen Seite der Membranprobe angeordnet sind.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Entnahme oder Abgabe von ionisierten Substanzen von einem oder an ein Säugetier durch die intakte Haut- oder Schleimhautmembran ohne mechanisches Eindringen, wobei die Vorrichtung umfaßt:
(a) eine positive Elektrode,
(b) eine negative Elektrode und
(c) ein elektrische isolierendes Material zwischen den Teilen (a) und (b), wobei die positive Elektrode, die negative Elektrode und das Isolierungsmaterial physikalisch so angeordnet sind, daß jedes eine einzige gemeinsame Oberfläche der Vorrichtung zum Kontakt mit der gleichen Seite der Haut des Säugetiers darstellt.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Anwendung der Iontophorese zur Bestimmung des Gehalts an einem ungeladenen oder geladenen Molekül in einem lebenden Säugetier und, unter Anwendung eines Feedback-Mechanismus, zur Verabreichung entsprechender Mengen einer therapeutisch wirksamen Substanz über eine Anzahl verfügbarer Verabreichungsrouten.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Anwendung der Iontophorese zur Verstärkung der Entnahme einer geladenen oder neutralen Substanz von einer Membran oder der Haut eines lebenden Säugetiers an einer Elektrode und anschließende Untersuchung der Konzentration der Substanz durch Gaschromatographie (GC), Massenspektroskopie (MS), durch Hochdruck- Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC), Szintillationszählung u.ä.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine isometrische Ansicht der in-vitro Diffusionszellen-Konfiguration als Modell für die iontophoretische Entnahme oder Abgabe einer geladenen oder neutralen Substanz.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Modell-Diffusionszelle der Fig. 1 entlang der Linie 2-2.
Fig. 3 zeigt einen auseinandergezogenen Schnitt durch die Diffusionszelle der Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen auseinandergezogenen Schnitt durch die Zelle der Fig. 2., bei der festes Glas der Isolator in dem unteren Reservoir ist, der die Elektroden trennt. Fig. 4 zeigt auch das zirkulierende System für die Rezeptor-Flüssigkeit.
Fig. 5A bis 5H zeigen einen Schnitt durch eine Anzahl von Konfigurationen für die positive Elektrode, die negative Elektrode und Isolierungen dazwischen, entlang der Linie 5A-5A der Fig. 1 am Boden des oberen Teils der Diffusionszelle.
Fig. 6 zeigt eine isometrische Ansicht der bekannten Seite-an- Seite Iontophorese-Zelle.
Fig. 7 zeigt eine isometrische Ansicht einer Iontophorese- Zelle, wie sie angewandt wird zur in-vivo Abgabe eines biologisch aktiven Moleküls an einen menschlichen Patienten.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die Diffusionszelle der Fig. 7 entlang der Linie 8-8.
text fehlt
"Säugetier" bezeichnet die üblichen Labortiere, die zu Versuchen verwendet werden, wie Mäuse, Ratten, Meerschweinchen, Kaninchen, Affen u.ä. Der Ausdruck kann auch Hunde, Katzen, Rinder, Schafe, Pferde u.ä. umfassen. Ein bevorzugtes Säugetier ist ein Mensch.
"Membranoberfläche" bezeichnet entweder eine dünne Membran, wie ausgeschnittene Haut, synthetische Membranen, Schleimhautmembranen oder die Oberfläche und das darunter Liegende der intakten Haut eines Säugetiers, vorzugsweise eines Menschen.
Eine bevorzugte Ausführungsform zur Entnahme oder Abgabe ist die Kombination von Materialien für die durchlässigen Elektroden.
Eine noch stärker bevorzugte Ausführungsform der Elektroden umfaßt einen Metalldraht in Kombination mit einem Gel, das mit der Membranoberfläche in Kontakt steht.

Allgemeine Materialien und Methoden zur Entnahme oder Abgabe

Biologisches Material oder biologische Materialien, die abgegeben oder entnommen werden, umfassen irgend etwas, was sich in dem System eines lebenden Säugetiers findet, wie Abbauprodukte, Metallionen, Peptide, Hormone, Toxine und ähnliche neutrale Arten oder solche, die eine Ladung tragen, oder dazu gebracht werden können, eine elektrische Ladung zu tragen.
Bei der Entnahme- und Abgabe-Elektrode (die offen sind) ist das elektrisch leitende Gel KENZGELELC, erhältlich von NITTO Electric Industrial Co., Osaka, Japan.
Die Spannung liegt normalerweise zwischen etwa 0,1 und 15 Volt, vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 10 Volt und insbesondere bei etwa 5 Volt, sowohl zur Entnahme als auch zur Abgabe.

In-vitro Entnahme

Beschreibung der Modellzelle:

Es wird auf die Fig. 1, 2, 3 und 4 Bezug genommen. Die iontophoretische Diffusionszelle 10, als Modell zur in-vitro Entnahme ist so aufgebaut, daß sich eine Hälfte der Zelle 11 oberhalb der anderen Hälfte 12 befindet. Die ausgeschnittene Haut 13 liegt horizontal dazwischen, mit der Epidermis-Seite 14 der oberen Hälfte der Zelle gegenüber (s. Fig. 1, 2 oder 3). Die obere Hälfte der Zelle 11 ist durch zwei senkrechte Wände 15A und 15B in drei Kammern 16A, 16B und 16C unterteilt. Die beiden äußeren Kammern sind daher durch einen dazwischen liegenden Raum 16B (die dritte Kammer) voneinander getrennt. Die untere Hälfte der Zelle 12 enthält die Rezeptorflüssigkeit. Die Wände 15A und 15B, die die mittlere Kammer 16B in der oberen Hälfte 11 bilden, setzen sich als Wände 15C und 15D in der unteren Hälfte der Zelle 12 fort, sind aber dann miteinander verbunden unter Bildung eines Durchgangs 18, der einen Kanal 19 bildet, der den oberen Teil der unteren Hälfte der Zelle 12 durchzieht. Der Kanal 19 kann Entnahmeöffnungen besitzen zur Entfernung von Flüssigkeit.
Die Kammern 16A und 16C enthalten jeweils unabhängig ein elektrisch leitendes Mittel oder Medium 25A (oder 25B) ausgewählt aus Gel, Flüssigkeit, Paste, Schwamm, Schaumstoff, Emulsion, durchlässigem Metall, durchlässiger Keramik oder Kombinationen davon. Um den elektrischen Stromkreis zu schließen, sind üblicherweise Metalldrähte oder Elektroden 26A und 26B in dem elektrisch leitenden Medium angebracht, wie in Fig. 3 gezeigt. Die anderen ähnlichen Figuren, z.B. 1, 2, 3 oder 4, können auf die selbe Weise interpretiert werden.
Wenn die obere Hälfte der Zelle 11 sich über der unteren Hälfte 12 befindet, so daß die oberen Wände 15A und 15B und die unteren Wände 15C und 15D übereinstimmen, ist der Hautstreifen 13 zwischen den Wänden dicht abgeschlossen von der Haut in den Elektrodenkammern, sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seite (s. Fig. 2). Die Anteile der Haut in den Elektrodenkammern 16A und 16C sind so physikalisch und elektrisch isoliert voneinander, so daß der elektrische Strom und der Fluß von biologischem Material durch die Haut und innerhalb der Haut untersucht werden kann. Die Öffnungen 20A und 20B in der unteren Hälfte der Zelle 12 ermöglichen es, daß Rezeptorflüssigkeit 17 kontinuierlich hindurchgeht. Die Öffnungen 21A und 21B ermöglichen es, die Temperatur in dem Wassermantel 21C konstant zu halten. Während des Versuchs ist der Kanal 19 am oberen Ende der unteren Hälfte der Zelle 12 mit Rezeptorflüssigkeit 17 gefüllt, so daß die Unterseite der Haut 13 feucht bleibt. Die Wände 15C und 15D des Kanals bilden auch eine mechanische Stütze für die Membran (Haut)
Die obere Hälfte 11 und die untere Hälfte 12 sind an ihren übereinstimmenden einzelnen flachen Seiten, mit der Probe 13 dazwischen, mit Hilfe von Klammern 22A und 22B oder anderen Befestigungsmitteln zusammengefügt, um die obere Hälfte 11 und die untere Hälfte 12 der Zelle dicht miteinander zu verbinden.
In Fig. 4 besteht eine Barriere 18A aus Glas, um die Kammern 16A und 16C elektrisch zu isolieren. Fig. 4 zeigt auch die Rezeptorflüssigkeit 17, die sich durch die Leitung 20B zu einem Behälter 29A hin bewegt. Die Flüssigkeit 29B wird dann mit Hilfe einer Pumpe 29 wieder in das Reservoir gepumpt (oder umgekehrt). Irgendeine geeignete Flüssigkeit, Salzlösung, Blut usw. kann angewandt werden sowohl für Entnahme- als auch für Abgabe-Versuche von Substanzen.
In Fig. 5A bis 5H sind verschiedene Ausführungsformen der räumlichen Konfiguration der Diffusionszelle 10 der vorliegenden Erfindung entlang der Linie 5A-5A der Fig. 1 angegeben. Fig. 5A ist ein Schnitt des Bodens der oberen Hälfte der Fig. 1 entlang der Linie 5A-5A. Die Kammern 16A, 16B und 16C und die elektrischen Isolierungsmaterialien 15A und 15B (z.B. Glaswände) sind angegeben. Fig. 5B ist ein Schnitt entlang der Linie 5A-5A mit der Kammer 16A und 16C und einer einzigen Glaswand 15E. Der Schnitt 5C zeigt quadratische Kammern 16A, 16B und 16C mit elektrisch isolierenden Wänden 15A und 15B. Der Schnitt der Fig. 5D zeigt quadratische Kammern 16A und 16C und eine einzige Glaswand 15F. Der Querschnitt der Fig. 5E zeigt eine konzentrische koaxiale Konfiguration. Die Kammern 16AA(+), 16BB (isolierend und 16CC(-) sind angegeben mit isolierenden Glaswänden 15AA, 15BB und 15EE. Der Schnitt der Fig. 5F zeigt ebenfalls eine konzentrische Zelle mit Kammern 16AA(+) und 16CC(-) und isolierenden Wänden 15CC und 15FF. Fig. 5G ist ein Schnitt durch Elektroden und Isolierungen mit zwei kreisförmigen Elektroden (Kammern 16A und 16C) und Glas-Isolierwänden 15G und 15H. Fig. 5H ist ein Schnitt einer Art konzentrischer Zelle entlang der Linie 5A-5A mit Kammern 16A und 16C und einer Isolierwand 15DD. Diese Konfigurationen erscheinen am Boden der oberen Hälfte 11 und der Oberseite der unteren Hälfte 12 und die Wände und Kammern stimmen, wenn die Zelle geschlossen ist, überein, wie in Fig. 1 gezeigt.
Natürlich ist die Oberseite der oberen Hälfte 11 mit einer offenen Oberseite der Kammern 16A und 16C gezeigt. Die Oberseite kann jedoch geschlossen oder abgedeckt sein. Auf diese Weise könnten die Kammern 16A und 16C in vielen Winkeln von der Vertikalen angeordnet sein und die Kammern 16A und 16C würden guten elektrischen Kontakt mit der Membranoberfläche behalten.
Um einen festen elektrischen Kontakt aufrecht zu erhalten, kann ein chemisches Klebemittel, das nicht der Iontophorese unterliegt, wie die hyperallergenen chemischen Klebemittel von 3M Company, St.Paul, Minnesota, angewandt werden.
Es wird ein nicht-invasives Verfahren und eine Vorrichtung zur Entnahme und Überwachung von nicht-ionischen Einheiten, wie Glukose, Saccharose u.ä., unter Anwendung der Iontophorese, beschrieben.

Glukose:

Die medizinische Diagnose und die Pflege von Patienten beruhen auf der Entnahme und Analyse von biologisch aktiven Substanzen im Körper. Typischerweise umfaßt die Probenentnahme die Analyse von Blut und Plasma, was eine invasive, unangenehme, risikobehaftete (z.B. Viren) und manchmal beschränkte Entnahme von Blut bedeutet. Einer der wichtigsten Fälle, wo eine Blutentnahme mindestens mehrmals täglich, ein Leben lang, erforderlich ist, liegt bei Patienten mit Diabetes vor. Die Echtzeit-Information bezüglich der Glukose-Gehalte im Körper (z.B. Blut) ist die wichtigste Information bei der Behandlung von Patienten und in vielen Fällen häufig eine Frage von Leben und Tod. Es wird nun eine einfache nicht-invasive Methode unter Anwendung der Tontophorese zur Entnahme beschrieben.
Um die Möglichkeit zu zeigen, mit Hilfe dieser Methode Glukose durch die Haut zu sammeln bzw. zu entnehmen, werden in-vitro Untersuchungen durchgeführt unter Verwendung von haarloser Mäusehaut als Hautmodell und der iontophoretischen Diffusionszelle der Fig. 1 bis 13. Die hier erhaltenen Ergebnisse sind anwendbar auf die in-vivo Entnahme von einem Säugetier, besonders einem Menschen. Zwei selbsthaftende Gel-Elektroden (Kenzgelelc, von Nitto Electric Industry Co., Limited, Osaka, Japan) werden auf die gleiche Seite eines einzigen zusammenhängenden Stücks von haarloser Mäusehaut (vollständige Dicke etwa 0,5 mm) aufgesetzt (Skh: hr-1, 8 bis 13 Wochen alt) . Unter der Haut strömt radioaktiv markierte (¹&sup4;C-U)-Glukose mit einer bekannten Konzentration,in Lösung in phosphatgepufferter Salzlösung (0,9% Natriumchlorid), hindurch; der pH-Wert des Phosphats ist etwa 7,4. Die Temperatur ist Umgebungstemperatur.
Bei der ersten Versuchsreihe wird nach dem Zusammenstellen der Zelle und Beginn des Durchleitens der Glukoselösung ein Strom (0,5 mA) 2 h angelegt. Die Spannung kann von etwa 1 bis 10 Volt variieren. Üblicherweise beträgt sie etwa 5 Volt. Der wichtigste Parameter, der konstant gehalten werden muß, ist der angelegte Strom. Die Spannung kann variieren, bezogen auf den relativen Widerstand an der Entnahmestelle. Dann werden die Gel-Elektroden ausgeschaltet und auf den Radioaktivitätsgehalt untersucht durch übliche Flüssigkeits-Szintillationszählung. Wenn sich die Glukose-Konzentration unter der Haut von 1,07 mg/ml auf 0,153 mg/mg verändert (ein Faktor von 0,143) verändert sich die in 2 h durch die Haut entnommene Menge von 4,9 µg auf 0,705 µg (ein Faktor von 0,144 - s.Tabelle 1). Die Ergebnisse zeigen, daß für eine feste Entnahmezeit unter den gleichen elektrischen Bedingungen eine nahezu perfekte Übereinstimmung zwischen der Glukose-Konzentration in der Haut und der Menge an gesammelter Glukose an der (+)-Elektrode erhalten wird. (Elektrische Bedingungen in den Versuchen: der selbe konstante Gleichstrom (dc)), aber die iontophoretische Abgabe kann auch bei gepulstem Strom usw. durchgeführt werden (die gepulste Arbeitsweise sollte auch in vorhersagbarer Weise bei der Entnahme wirken). TABELLE 1 Glukose-Entnahme Iontophoretischer Konzentration [mg/ml] Fluß (µg/2h) Verhältnis A/B (gefunden)
Bei der zweiten Versuchsreihe wird unter Anwendung einer ähnlichen Versuchsanordnung wie oben, eine (¹&sup4;C-U)-Glukose- Lösung mit 0,34 mg/ml Glukose in phosphatgepufferter Salzlösung hindurchgeleitet und die Gelelektroden werden alle 30 min ersetzt.
Die Bewertung der in das Elektrodengel gesammelten bzw. entnommenen Glukose zeigt eine wiederholbare Menge an radioaktiver Glukose 0,8 µg/0,5 h mit einer Standardabweichung (S.D.) von ± 23% (s. Tabelle 2). Da die Haut für jeden einzelnen Versuch von einer unterschiedlichen Maus kommt, wird die Bewertung für jeweils eine einzelne Diffusionszelle (d.h. durch das gleiche Hautstück entnommene Proben) vorgenommen, wobei die erste Probe ausgeschlossen wurde (die ersten 0,5 h sind etwas höher als die anderen aufgrund der Versuchsbedingungen). Die erhaltenen Versuchswerte von 0,79 bis 0,74 µg sind ein Mittelwert der in vier getrennten Zellen gefundenen Glukosemenge. TABELLE 2 Glukose-Entnahme Probe Zeit (h) gesammelte Glukose (µg) Mittel:
Die Konzentration der Glukose ist 0,34 mg/ml.
Die Fließgeschwindigkeit der Glukoselösung ist 15 ml/h.
n = für jede Probe wurde das Mittel von vier Zellen genommen.
Es wird gezeigt, daß die S.D. für einzelne Diffusionszellen, d.h. einzelne Mäuse, innerhalb eines Bereichs von 4 bis 9% liegen (außer für Zelle 3) - s. Tabelle 3. TABELLE 3 Glukose-EntnahmeZelle* Gemessene Menge an Glukose in der Gelektrode pro Probe (µg) Zelle gebrochen
Die Konzentration der Glukose ist 0,34 mg/ml.
Die Fließgeschwindigkeit der Glukoselösung ist 15 ml/h.
n = für jede Probe wurde das Mittel von 4 Zellen für jede von 4 Zeiten genommen.
Es wird gezeigt, daß Glukose nach der vorliegenden Erfindung iontophoretisch genau gesammelt bzw. entnommen wird. Es besteht ein klarer Zusammenhang zwischen der Glukosemenge unter der Haut und der entnommenen Glukosemenge. Die Glukosemengen sind deutlich und wiederholbar und daher zuverlässig. Da bekannt ist, daß der iontophoretische Transport linear von dem Strom und der Dauer des Stroms abhängt, werden diese Parameter genau eingestellt (innerhalb sicherer Grenzen der Stromkonzentration), um nachweisbare Mengen an Glukose in der Gelelektrode zu erhalten. Dieses Verfahren ist nicht beschränkt auf die transdermale Entnahme und es kann durchgeführt werden durch die Schleimhaut (z.B. Nase, Mund), wo die Grenze für den Transport nicht-ionisierter Substanzen niedriger ist und die Konzentration an Blutgefäßen hoch.
Die Kombination dieses Entnahme-Verfahrens mit spezifischen Biosensoren für Glukose (z.B. J.C. Cooper, E.A.H. Hall, Journal of Biomedical Engeneering, Bd. 10, S. 210-219, veröffentlicht 1988), oder mit für Glukose selektiven Elektroden (R.L. Solsky, Analytical Chemistry, Bs. 60, Nr.12, 106R-113R, veröffentlicht 1988), oder der in-situ Analyse (z.B. colorimetrisch) ergibt eine Echtzeit Information über Glukose.
Eine Kombination der obigen Überwachung, die eine medizinische Echtzeit-Information ergibt, mit einer Abgabevorrichtung (z.B. einer Insulinpumpe, iontophoretischen Insulin-Abgabevorrichtung) ergibt ein geeignetes "Feedback"-Arzneimittel-Abgabesystem in Form einer geschlossene Schleife.
Arzneimittel, deren Gehalt in einem Menschen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren untersucht und überwacht wird, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Mittel für Theophyllin-Behandlung Fluoruracil-methotrexat Metallionen K&spplus;, Na&spplus;, Cu, Fe&spplus;&spplus;&spplus; usw. Vergiftungs-Unfälle Konzentration an vermuteten Mitteln (z.B. Drogenmißbrauch) Hormon-Gehalte Prostaglandin (nasal) steroide (anabolische Krebsbehandlung, Einstellung männlicher und weiblicher Hormone) Antidepressiva Amitriptylen HCl Blutgehalte bei Asthma Blutgehalte bei der Krebs-Chemotherapie Untersuchung von Blutgehalten wenn eine invasive Blut-Entnahme vermieden werden soll keine invasive Konzentration des Mittels Überwachung von Blutgehalten Entnahme und Überwachung von Blutgehalten
Die vorliegende Erfindung ist geeignet zur Bestimmung von metabolischen Glukosegehalten bei Säugetieren, vorzugsweise Menschen. Es werden sowohl hypoglykämische als auch hyperglykämische Zustände überwacht, z.B. von Glukosegehalten in mg/ml Blut von etwa 0,1 mg/ml bis 5,0 mg/ml. Ein bevorzugter Bereich zur Überwachung von Hypoglykämie liegt zwischen etwa 0,3 und 0,7 mg/ml. Ein bevorzugter Bereich bei Hyperglykämie (Diabetes) liegt zwischen etwa 1,0 und 5,0 mg/ml. Ein normaler Glukosegehalt im Blut liegt zwischen etwa 0,8 und 1,1 mg Glukose/ml Blut.
Biosensoren zum Nachweis von Konzentrationen von Interesse sind im Handel erhältlich zur Analyse von Lactat, Alkohol, Saccharose, Galactose, Hamsäure, α-Amylase, Cholin und L-Lycin, und alle sind indirekt amperometrisch, bezogen auf den Sauerstoffverbrauch oder die Wasserstoffperoxid-Bildung. Es gibt einige wenige im Handel erhältliche Biosensoren, die auf alternativen Nachweisverfahren beruhen. Der wichtigste von ihnen ist vom kommerziellen Standpunkt aus der NAIAD, ein automatischer Detektor für chemische Kampfstoffe.
Der ExacTech (Baxter Travenol, Deerfield, Illinois) Biosensor für Glukose ist ein amperometrisch arbeitender Biosensor der zweiten Generation. Sauerstoff wird durch einen künstlichen Elektronenmediator ersetzt, der die Elektronen von der biologischen Komponente zu der Elektrode führt. Derartige revolutionäre Mediatoren: zeigen (1) eine leichte Beteiligung an Redox- Reaktionen, sowohl mit der biologischen Komponente als auch mit der Elektrode, zeigen (2) Stabilität unter den erforderlichen Assay-Bedingungen, neigen (3) nicht dazu, während des Elektronen-Transfers an Nebenreaktionen teilzunehmen, wie der Reduktion von Sauerstoff, besitzen (4) entsprechende Redox- Potentiale, entfernt von denjenigen anderer elektrochemisch aktiver Arten, die in den Proben vorhanden sein können, werden (5) von einem weiten Bereich von pH-Werten nicht angegriffen, sind nicht toxisch, insbesondere für in-vivo Anwendungen, und können (6) imobilisiert werden.
Der Exactech-Glukosetest kann leicht durchgeführt werden und ein Ergebnis wird innerhalb von 30 s erhalten, nach dem Aufbringen der ganzen Blutprobe auf eine wegwerfbare bleistiftartige Vorrichtung. Bei der derzeit ins Auge gefaßten verbesserten Anwendung einer solchen Vorrichtung wird der wegwerfbare Streifen, der sich in der Vorrichtung befindet, ersetzt durch ein Material, das mit Glukose benetzt wird, die iontophoretisch durch die Haut gezogen worden ist (ohne daß Blut hindurchgezogen wird). Die Matrix für die gesammelte Probe besteht aus Polyvinylchlorid, ebenso wie der wegwerfbare Streifen, oder sie besteht aus irgend einem anderen Material mit besseren Eigenschaften zur iontophoretischen Entnahme. Die Beladung der vorgesehenen Matrix wird in einer getrennten Stufe oder vorzugsweise als Teil eines Assays durchgeführt, mit gleichzeitiger oder abgestimmter Entnahme und Bestimmung von Glukose. Die Matrix zum Nachweis kann ein wegwerfbarer Streifen sein, wie in den derzeitigen Nachweissystemen für Blut, und nur einmal verwendet werden, oder es kann ein Material sein, das mehrfache Entnahmen ermöglicht. Die zuletzt genannte Matrix kann unbegrenzt an der Stelle bleiben oder sie kann nur über einen bestimmten Zeitraum (Anzahl von Bestimmungen) verwendbar sein. Vorzugsweise befindet sie sich in entsprechender Anordnung zu den Elektroden, um das gemeinsame Assay zu ermöglichen. Sie ist jedoch mit der Vorrichtung (Überwachungssystem) in Bezug auf die Entnahme und den Nachweis so ausgebildet, daß die benetzte Matrix, die iontophoretisch entnommene Glukose enthält, über dem zugänglichen Elektrodenbereich aufgebracht ist, am freien Ende der Elektrode. Hier katalysiert Glukoseoxidase die Oxidation von Glukose, wobei die gebildeten Elektronen über einen Mediator zu der darunter liegenden Elektrode übertragen werden. Die Stärke des entstandenen Stroms ist proportional der Glukosekonzentration im Blut der Probe und wird angezeigt in mg/dl auf einem Flüssigkristall-Display, das in den Monitor eingebaut ist. Wenn sie in den Handel kommen, können andere vergleichbare oder noch empfindlichere Mittel zum Nachweis von Glukose, anstelle der oben beschriebenen handelsüblichen Blutentnahmesysteme, verwendet werden.

In-vitro Abgabe

Bei der erfindungsgemäßen in-vitro Abgabe einer Substanz an eine Membran wird ebenfalls die Vorrichtung der Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 angewandt. Fig. 6 zeigt zum Vergleich ein in-vitro Abgabesystem 60 nach dem Stand der Technik. Die horizontalen Elektroden 61A und 61B kommen auf einer senkrechten Membran 62 zusammen. Die Rezeptorflüssigkeit 63 enthält ursprünglich keine Substanz in der Flüssigkeit 64. Wenn der Stromkreis 65 durch die Energiezufuhr 66 geschlossen ist, bewegt sich die Substanz in 64 in und durch die Membran 62 und erscheint in der Rezeptorflüssigkeit 63.
Die Ausrüstung und das Verfahren zur Abgabe nach der vorliegenden Erfindung sind ähnlich den oben für die in-vitro Entnahme beschriebenen. Irgendwelche leitenden Materialien, wie Metalle (Platin, Aluminium usw.), leitenden Gele (z.B. mit Natriumchlorid-Lösung usw.) leitenden Lösungen (Natriumchlorid in Wasser usw.) oder Kombinationen dieser Materialien (können angewandt werden).
Die durchlässigen Elektroden der vorliegenden Erfindung haben eine Größe im Bereich von etwa 1 µm² bis 400 cm², vorzugsweise etwa 1 mm² bis 40 cm². Die Stromdichte beträgt etwa 0,01 µA/cm² bis 2 mA/cm², vorzugsweise 1 µA/cm² bis 0,5 mA/cm². Die Elektroden können durch Bügel bzw. Gummibänder, Klebemittel, Bänder u.ä. befestigt werden.
Die gleichen Membranen, wie für die vitro Entnahme beschrieben, eignen sich hier, z.B. Haut in ganzer Dicke oder aufgespalten, Schleimhautmembranen, künstliche Polymer-Membranen u.ä.

In-vivo Entnahme

Die zur Erläuterung der in-vivo Entnahme geeigneten Zeichnungen sind die Fig. 5, 7, 8, 9A und 9B. Die oben zur in-vitro Entnahme angegebenen Informationen können hier angepaßt und angewandt werden.
In Fig. 7 ist eine Ausführungsform der Entnahme gezeigt. Das Äußere des Oberteils der Zelle 81 sieht sehr ähnlich aus wie die obere Hälfte 11, aber besitzt die Form des Oberteils 81. Die Elektroden scheinen ähnlich oder identisch zu sein mit den Kammern 16A, 16B und 16C. Das Oberteil 81 ist mit Bügeln bzw. Gummibändern 82 an einem lebenden Säugetier 86 (Mensch) befestigt. Wenn die Elektrodendrähte 26A und 26B über die Leitungen 84 und 84A an eine Energiezufuhr 83 angeschlossen werden, ist der Stromkreis geschlossen und die zu entnehmende Substanz wird in dem elektrisch leitenden Gel 25A oder 25B angesammelt. Der Hauptunterschied zwischen der oberen Hälfte 11 und dem Oberteil 81 besteht darin, daß die Glaswände 15A und 15B usw. so ausgedehnt sind, daß sie eine gute Abdichtung auf dem horizontalen Membran-Substrat ergeben beim Kontakt mit der Oberfläche 85. (Die Energiezufuhr 83 kann die Form einer kleinen Uhr besitzen und tragbar sein).
Es ist bekannt, daß Arzneimittel und ihre Metaboliten, wie Alkohol, Aminopyrin, Methylharnstoff, Acetamid, Sulfaguanidin, Sulfadiazin, Theophyllin und andere niedermolekulare Nicht- Elektrolyte, durch die Haut oder Schleimhautmembran ausgeschieden werden in Schweiß, Speichel o.ä. Andere Verbindungen und ihre Metaboliten, die indikativ sein können für bestimmte normale und Krankheits-Zustände, wie z.B. Phenylalanin (Phenylketonurie), Zucker (Diabetes), Östriol (Schwangerschaft), Calcium (Neoplasmen) und Kupfer (Leukämie), sowie normale und abnormale Metaboliten von anderen Substanzen können in solchen Flüssigkeiten ausgeschieden werden. Das Sammeln von Flüssigkeiten wird auch experimentell angewandt zum Nachweis von biologischen Erfordernissen an verschiedenen Substanzen wie Magnesium. Wenn Flüssigkeitsproben erhalten und auf diese Materialien untersucht werden, kann das Vorhandensein derartiger Materialien im Körper nachgewiesen werden. Das Sammeln derartiger Flüssigkeiten ist daher geeignet für einen weiten Bereich von experimentellen, diagnostischen, therapeutischen und forensischen Zwecken. Während solche Flüssigkeiten auf zahlreiche Arten gesammelt werden können, beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Sammeln mit Hilfe von elektrischem Strom.
Weitere interessante Komponenten zur Entnahme oder Abgabe von/an Menschen finden sich in "Iontophoretic Devices for Drug Delivery" von Praveen Tyle, Pharmaceutical Research, Bd. 3, Nr.6, S. 318-326. Spezielle Substanzen von Interesse zur Entnahme als ionische oder nicht-ionische Arten finden sich auf S. 320 die unten als Tabelle 4 angegeben ist. TABELLE 4 Substanzen von Interesse zur Abgabe oder Entnahme Arzneimittel Zustand/Krankheit Literatur Methylen-Blau und Kaliumiodid Penicillin Histamin Natriumiodid Sulfa-Arzneimittel Dexamethason, Natriumphosphat, Xylocain Kupfer Insulin Pilocarpin Ragweedpollenextrakt Phosphor Wasser Citrat Dexamethason-Na-phos. & Lidocain HCl Hyaluronidase Hautstörungen Verbrennungen Krankheitszustände von weichem Gewebe, Schleimbeuteln und Sehnen Elektrolyte Pycocyanus-Infektionen Skelettmuskelentzündungen Empfängnisverhütung Diabetes Zystische Fibrose Heuschnupfen Hyperhidrose rheumatoide Arthritis primäre Tendonitis Blutungen Jenkinson und Walton Rapperport et al. Kling und Sahin Strohl et al. von Sallmann Harris Delacerda Riar et al. Karl Stephen et al. Webster Abramson O'Malley und Oester Tapper Coyer Bertolocci Boone Vidarabin-mono-phos. Lignocain HCl oder Lidocain Acetyl-β-methylcholin HCl Idoxuridin Natriumfluorid Methylprednisolon-Succinat Lidocain, Epinephrin und Corticosteroid Natrium-salicylat Calcium Essigsäure Zink Veresterte Glucocorticoide Vasopressin Alkaloide Optidase Natrium-salicylbutazolidin Penicillin Papaverin und Nicotinsäure Keratitis (Herpes Virus) Topische Analgesie Arteriosklerose Arthritis Herpes simplex keratis Dentin Neuralgien nach Herpes dysfunktionelles Unterkiefergelenk-muskelschmerz Syndrom Sohlenwarzen Myopathie Calciumablagerungen Nasenerkrankungen Penisinduration seitliche Septum-Neuronen-Aktivität chronischer Schmerz Arthrose akute Thrombophlebitis Pneumonie und Lungenabszesse HWS-Bandscheiben-degeneration mit neurologischen Symptomen Kwon et al. Hill et al. Comeau et al. Russo et al. Echols et al. Siddiqui et al. Petelenz et al. Schleuning et al. Gangarosa Arvidsson et al. Cohn und Benson Martin et al. Mahan Gordon u. Weinstein Kahn Weir Rothfeld u. Murray Marchand u. Hagino Csillik et al. Ulrich Kostadinov et al. Sokolov et al. Ostrokhovic und Strelvoka Gräser 6-Hydroxydopamin Metoprolol Allergien Augeninfektionen Beta-Blocker (Angina pectoris) Shilkrat Caudil et al. Okabe et al
a Aufgrund klinischer Eindrücke (qualitativ)
b Aufgrund von Doppel-Blindversuchen (gut kontrollierte Untersuchung)
c Aufgrund von in-vitro Versuchen
d Aufgrund von kontrollierten vergleichs-Untersuchungen (quantitativ, aber keine Doppel-Blindversuche)

In-vivo Abgabe

Die gleiche Art von Vorrichtung, wie in den Fig. 7, 8, 9A, 9B und 10 zur in-vivo Entnahme gezeigt, kann zur in-vivo Abgabe angewandt werden.

Biologische Untersuchung (Biosensing) unter Anwendung der Iontophorese

Für diesen Aspekt sind die Fig. 5, 7, 8, 9A und 9B von Bedeutung. Die obige Beschreibung zur in-vivo Entnahme ist von Interesse plus einer Analyse-Komponente.
Die Analyse-Komponenten können (ionen)spezifische Elektroden, selektive Elektroden, elektronische Biosensoren, die spezifische biochemische Veränderungen mit Veränderungen elektrischer Signale verbinden, colorimetrische Reagentien o.ä. sein.
Die Anzeige des Vorhandenseins der interessierenden Substanz in dem Gewebe des Patienten kann qualitativ oder quantitativ sein. Der gemessene Wert kann mit einer Arzneimittel-Abgabevorrichtung verbunden werden, um ein zusätzliche Menge eines therapeutischen Mittels zuzuführen.
Die Entnahme der Komponente kann mit einer einzigen Entnahme- Elektrode durchgeführt werden.
Das analytische Verfahren kann, wenn es feststellt, daß die fragliche Substanz (oder das biologisch aktive Material) sich verändert hat, automatisch eine dem Bedarf entsprechende Menge des therapeutischen Mittels verabreichen. Die Messung kann auch einfach einem Anwender zeigen, daß das therapeutische Mittel oral, dermal, rektal, bukkal, intravenös o.ä. zugeführt werden muß.

Vorteile der iontophoretischen in-vivo oder in-vitro Entnahme oder Entnahme

1. Die hier angegebene Entnahmeweise ist eine einfache, bequeme und schmerzlose Technik zur Entnahme von biologisch aktiven Materialien zum Zweck der Diagnose und Überwachung. Die Entnahme kann kontinuierlich oder periodisch durchgeführt werden.
2. Die Entnahme ist von großer Bedeutung in Situationen, wo eine Routine-Blutentnahme nicht durchgeführt werden kann, oder wo die Gewinnung von mehrfachen Blutproben unerwünscht ist (z.B. bei einem Kind).
3. Das Entnahme-Verfahren weist Merkmale auf, die schließlich zu einem schleifenartigen "Biofeedback"-System führen können. In anderen Worten, kann die iontophoretische Vorrichtung, während sie die Entnahme nach dem beschriebenen Verfahren ermöglicht, auch angewandt werden zur Abgabe eines therapeutischen Mittels über eine beliebige Abgaberoute (d.h. als Reaktion auf den durch die Entnahme "ertasteten" Bedarf).
4. Die Entnahme macht die Überwachung außerhalb des Patienten sicher und einfach und ergibt eine Anwendung der Iontophorese mit breiter und nahezu allgemeiner Anwendbarkeit.
5. Die Entnahme oder Abgabe irgend eines biologisch aktiven Materials kann modifiziert werden, wenn das entnommene biologische Material nicht schnell genug durch die Haut hindurchgeht: Mittel (z.B. Alkohole, Fettsäuren, Glykole, Azone usw.), die die lokale Barrierewirkung der Haut herabsetzen, können in die Elektroden-Vorrichtung eingebaut werden, um die Extraktion oder den Abgabefluß zu verstärken.
6. Das Verfahren ist geeignet zur Entnahme an beiden Elektroden, d.h. zur gleichzeitgen Bestimmung von mehr als einem einzigen biologisch aktiven Mittel (z.B. einem Arzneimittel und einem Metaboliten oder Konjugat des Mittels).
7. Das Verfahren, wie es angegeben ist, ist nicht nur beschränkt auf die Untersuchung von biologischem Material über die Haut. Andere Schleimhautflächen sind auch geeignet für diese Vorgehensweise. Beispiele umfassen die Nasenschleimhaut, das Rektum, die Vagina und das Innere des Mundes. Diese Oberflächen werden zur Zeit als Entnahmestellen mit unterschiedlichem Erfolg angewandt. Da diese Schleimhautflächen im allgemeinen gut durchblutet sind und da diese Membranen dem molekularen Transport weniger Widerstand leisten, können geringere Ströme, die über kürzere Zeiten angelegt werden, zur Entnahme aus diesen Geweben angewandt werden.
8. Das Verfahren hat eine Effektivität, die abhängt von dem zwischen den Elektroden angelegten Strom und der Dauer des Stromes. Diese Variablen können genau kontrolliert werden, was eine reproduzierbare Entnahme ermöglicht und dadurch die Gewinnung von zuverlässigen Daten für Vergleichszwecke erlaubt (z.B. zur Gegenüberstellung von Gehalten an einem speziellen biologisch aktiven Material vor, während und nach einer therapeutischen Behandlung). Dies wäre ein bemerkenswerter Vorteil bei der Entnahme von der Nase, einer bekanntermaßen schwierigen Stelle, um von dort reproduzierbare Informationen zu erhalten.
9. Biologisch aktive Materialien oder Substanzen, die geladen oder ungeladen sind, kommen für die iontophoretische Verabreichung oder Entnahme in Frage. Diese umfassen kleine Proteine, Di- bis Polypeptide, lipophobe und lipophile Materialien. Geladene Materialien, die oft nicht leicht über andere Routen verabreicht werden können, sind bevorzugt. Siehe die in den US-PS 3 731 683 und 3 797 494 angegebenen Substanzen.
10. Die Vorrichtung macht es möglich, in-vivo oder in-vitro eine Substanz (oder ein biologisch aktives Material) zu entnehmen oder zu verabreichen, wobei die Elektroden sich auf der selben Seite der Oberfläche befinden. Die Probe (Vorrichtung) hat im allgemeinen eine horizontale Konfiguration, wobei die Elektroden-Materialien im allgemeinen vertikal an einander angrenzen. Wenn der Oberteil der Vorrichtung dicht abgeschlossen ist, kann er irgend eine Orientierung auf der Haut annehmen, so lange der elektrische Kontakt mit der Membranoberfläche nicht gestört wird.
11. Diese Vorrichtung und Technik machen es möglich, Arzneimittel systemisch oder lokal zu entnehmen oder zu verabreichen. Z.B. ist es möglich, diese Technik anzuwenden, um Hautkrebs mit Methotrexat zu behandeln, das durch die Haut verabreicht wird.
Die folgenden Beispiele sind nur als erläuternd und beispielhaft zu verstehen. Sie sind in keiner Weise beschränkend gemeint.

IN-VITRO ENTNAHME

Untersuchung der Modellzelle:

Glas-Diffusionszellen, wie oben beschrieben (s. Fig. 1, 2, 3 oder 4), wurden hergestellt von Skin Permeation Systems (L.G.A., Berkeley, CA). Die Zelle 10 ist eine Modifikation einer Standard-Strömüngs-Diffusionszelle (LGA skin penetration cell, Katalog Nr. LG 1084-MPC), beschrieben von Gummer et al., International Journal of Pharmacology, Bd. 40, S. 101 ff, veröffentlicht 1987.
Die obere Hälfte der Zelle ist in drei Teile oder Kammern (16A, 16B oder 16C) unterteilt durch zwei Wände 15A und 15B, so daß die einzige physikalische/elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektrodenkammern (16A und 16C in Fig. 1, 2, 3 oder 4) die Möglichkeit einer Undichtigkeit zwischen ihnen verringert und es möglich macht, Fragen, umfassend die Kontinuität der Haut, zu untersuchen. Die obere Hälfte der Zelle 12 hat einen Kanal 18 oder Durchgang unterhalb dieses Raumes, der die Haut von dem Rest der Rezeptorphase isoliert. Durch Füllen dieses Kanals 18 mit Rezeptorflüssigkeit 19 während des Versuchs wird die Haut darüber feucht gehalten. Die untere Hälfte der Zelle 12 hat auch Öffnungen 20A und 20B zum kontinuierlichen Fluß der Rezeptorphase 17 und Öffnungen 21A und 21B zur Zirkulation von Wasser in dem Mantel. Die Kapillarwirkung zwischen den Kammerwänden und dem Äußeren wurde verhindert durch Silanisieren des Oberteils der Zelle mit Dichlordimethylsilan (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI). Die Zellen wurden mit einem Dreistufen- Magnetrührer und einem Rührstab 27 (LG-1083-MS, LGA, Berkeley) angewandt.

Metall-Elektrodendrähte (26A und 26B):

Platin-Draht (Pt wire - Fisher # B-766-SA, 99,5% rein).

Energiezufuhr (29):

Strom- oder Spannungskontrolle wurde durchgeführt mit Hilfe eines automatischen Crossovers (Modell APH 1000M, Kepco, Inc., Flushing, NY). Diese Quelle besitzt eine angegebene Abweichung von ≤2µA/8 h für den stromgesteuerten Output, eine wichtige Überlegung, wenn der Arzneimittelfluß empfindlich ist gegenüber Änderungen des Stromes.

Rezeptorflüssigkeit (17):

Phosphatgepufferte Salzlösung (pH=7,4, 0,9% NaCl Gew./Vol.)

Farbstoff:

Blauer Farbstoff Nr.1 FD&C in entionisiertem Wasser.

Arzneimittel:

Clonidin HCl (Sigma Chemicals Co., St.Louis, MO); Clonidin HCl (Phenyl-4-³H) mit spezifischer Aktivität von 90 mCi/mg (Amershan, Arlington Heights, IL); Morphin-sulfat (Sigma Chemicals Co., St.Louis, MO); Morphin (N-Methyl-³H) mit spezifischer Aktivität von 255 mCi/mg (New England Nuclear, Boston, MA). Die nicht markierten Arzneimittel wurden in entionisiertem Wasser gelöst unter Bildung von Lösungen von 1 mg/ml, mit ausreichend markiertem Arzneimittel, um eine Aktivität von etwa 1 µCi/ml zu erreichen.

Haut (13):

Haut in voller Dicke, frisch ausgeschnitten von 11 bis 15 Wochen alten weiblichen haarlosen Mäusen (Stamm Skh:HR-1, Simonsen Laboratory, Gilroy, CA).

Untersuchung der Modell-Zelle:

Die Diffusionszelle 10 wurde auf drei Arten untersucht:
(1) Auslauf-Tests (ohne Strom) unter Verwendung von Farbstoff und Silicon-Kautschuk statt Haut; (2) Auslauf-Tests unter Verwendung von Farbstoff und Haut (ohne Strom) und (3) iontophoretische Tests unter Verwendung von Arzneimittel-Lösungen und Haut (mit und ohne Strom). Die Verfahren (1) und (2) wurden bewertet durch visuelle Inspektion der Zelle. Für das Verfahren (3) wurden 0,6 ml markierte Arzneimittel-Lösung in die Kammer 16A gegeben, 0,6 ml gepufferte Salzlösung wurden in die Kammer 16C pipettiert und ein konstanter Strom von 0,63 mA/cm² (mit einer auf 9 V begrenzten Spannung) wurde zwischen den Elektroden in den beiden Kammern angelegt. Die Aktivität der Lösungen in den Kammern 16A und 16C wurde vor und nach der Iontophorese bestimmt. Die Aktivität der Haut 13 und der aus der Rezeptorkammer entnommenen Proben wurden nach dem Versuch bestimmt. Jeder Versuch dauerte etwa 24 ± 2 h wobei stündlich Proben entnommen wurden. Die Rezeptorflüssigkeit 17 wurde magnetisch gerührt und die Sammel-Fließgeschwindigkeit betrug 10 ml/h. Jedes Verfahren wurde dreimal wiederholt.

ERGEBNISSE:

Verfahren (1) und (2) : Es wurde kein Austreten von Farbstoff aus den Seitenkammern 16A und 16C in die Mittelkammer 16B oder aus irgend einer Kammer nach dem Äußeren der Zelle beobachtet bei beiden Modellen mit der Silicon-Kautschuk-Membran und mit der haarlosen Mäusehaut.
Verfahren (3) : Wenn der Farbstoff in der Kammer 16 durch ein markiertes Arzneimittel ersetzt wurde und kein Strom angelegt wurde, diffundierten die Arzneimittel in die Rezeptorphase 17 mit mittleren Geschwindigkeiten von 0,05 µg/cm² h für Clonidin HCl und 0,04 µg/cm² h für Morphin-sulfat. In beiden Fällen fand sich nach 20 h kein Arzneimittel in der gepufferten Salzlösung der Kammer 16C.
Wenn zwischen der Kammer mit dem markierten Arzneimittel und der Kammer mit der gepufferten Salzlösung Strom angelegt wurde, nahm die Wanderung deutlich zu. Die Geschwindigkeit der Wanderung von Morphin-sulfat durch die Haut mit einem Strom von 0,63 mA/cm² betrug 2,0 µg/cm² h, verglichen mit der passiven Transportgeschwindigkeit von 0,04 µg/cm² h. Im Falle von Clonidin HCl veränderte sich die Geschwindigkeit von 0,05 µg/cm² h ohne Strom auf 15,0 µg/cm² h mit einer elektrischen Triebkraft. Markiertes Arzneimittel wurde in der gepufferten Salzlösung der Kammer 16C nachgewiesen, wobei 1 µg Morphin-sulfat nach etwa 20 h vorhanden war (s. Fig. 14) und 5 µg Clonidin nach der selben Zeit.
Das markierte Arzneimittel kann über verschiedene Wege in die Kammer 16C gelangt sein, wobei der wahrscheinlichste der ist, daß es durch die Haut unter der passiven Elektrode "zurückgezogen" worden ist. Um diese Möglichkeit zu untersuchen, wurden zwei Zellen durch ein Röhrchen 95 miteinander verbunden, so daß ihre Rezeptorphasen 92 und 93 gemeinsam waren, aber daß die Haut und die Oberteile der Zellen physikalisch voneinander getrennt waren (s. Fig. 10). Markiertes Arzneimittel und die positive Elektrode befanden sich in der Kammer 91A der Zelle 90A. Die negative Elektrode befand sich in der Kammer 91B der Zelle 90B. Alle anderen Kammern (91C, 91D, 92 und 93) waren mit gepufferter Salzlösung gefüllt. Das restliche Versuchsverfahren (elektrische Parameter, Probenentnahme) waren identisch mit denjenigen des Verfahrens 3 oben. Markiertes Arzneimittel wurde in die Kammer 91A der Zelle 90A transportiert, wenn die Zellen auf diese Weise verbunden waren, was das Vorhandensein eines "transdermalen Reserve"wegs bei der Iontophorese zeigt, der tatsächlich die Entnahme durch Iontophorese bewirkt.
(b) Zusätzliche Materialien, von denen erwartet wird, daß sie auf ähnliche Weise wie oben für Clonidin beschrieben, gesammelt werden können umfassen z.B. Morphin, Heroin, Insulin, Neomycin, Nitrofurason und β-Methason.

BEISPIEL 2

IONTOPHORETISCHE IN-VITRO ENTNAHME

Die iontophoretische Entnahme besteht in dem Herausziehen von Substanzen aus dem Körper durch die Haut mit Hilfe von Elektrizität. Um dieses Verfahren zu untersuchen, wird eine iontophoretische in-vitro Zelle angewandt (Fig. 1, 2, 3 oder 4). Haut von haarlosen Mäusen 13 (8 bis 13 Wochen alt) in voller Dicke wird zwischen die beiden Teile der Zelle gelegt. Lösungen von radioaktiv markierten Arzneimitteln in bekannter Konzentration in phosphatgepufferter Salzlösung zirkulieren mit 10 ml/h unter der Haut. Auf der Oberseite der Haut befinden sich zwei selbstklebende Gelelektroden, die mit einer Energiezufuhr verbunden sind, die auf einen Modus mit konstantem Strom (0,5 mA) eingestellt ist. Der Strom wird für eine gemessene Zeit (etwa 2 h) entsprechend elwa 0,63 mA/cm² angelegt. Nach dem Versuch werden die Gelelektroden zur Szintillationszählung entnommen, die die Menge an von den Gelelektroden absorbierten Arzneimittel wiederspiegelt. Unter Anwendung verschiedener Arzneimittel- Konzentrationen mit dem gleichen elektrischen Strom während der gleichen Zeit wird ein linearer Zusammenhang zwischen der von der Elektrode gesammelten Menge und der Arzneimittel-Konzentration erwartet.
Ergebnisse des oben beschriebenen Verfahrens unter Verwendung von Clonidin und Theophyllin in verschiedenen Konzentrationen sind als Diagramme angegeben (Fig. 11 und 12), wobei jeder Datenpunkt das Mittel von mindestens zwei Versuchen ist. Die graphische Darstellung der Daten zeigt die Linearität der Ergebnisse.

IN-VITRO ABGABE

(a) Morpholin:

Die oben für die in-vitro Entnahme angegebenen Verfahren und Bedingungen wurden zur Abgabe von Morphin angewandt: Strom 0,63 mA/cm² während 20 h unter Anwendung der in den Fig. 1, 2, 3 oder 4 beschriebenen Zelle. Das Morphin wurde in die Kammer 16A gegeben. Nach der Iontophorese fand sich Morphin in der Kammer 16C (s. Fig. 14).
Das elektrisch leitende Gel für alle Versuche war KENZ-GEL-ELC von Nitto Electric Industrial Electric Company, Osaka, Japan.

(b) P.S.O.S. :

(Kalium-saccharose-octasulfat) : P.S.O.S., 0,6 ml einer 1,5 mg/ml Lösung in Borsäure-Puffer, wird in die Kammer 16A gegeben und Borsäure-Puffer allein wird in die Kammer 16C der Fig. 1, 2 oder 3 gegeben. Unter Anwendung von Gleichstrom von 0,5 mA (0,65 mA/cm²) wird ein Transport von P.S.O.S. bis zu 5 µg/h beobachtet. Unter Anwendung des gleichen experimentellen Aufbaus mit (ohne) Strom wurden nur einige Nanogramm P.S.O.S. transportiert (s. Fig. 15).

IN-VIVO ENTNAHME

Das obige Verfahren und die Beschreibung zur in-vitro Entnahme wird angewandt, mit der Ausnahme, daß die Membran durch die Oberseite des Unterarms eines 29-jährigen Mannes ersetzt wird. Die angewandte Sammel- bzw. Entnahme-Zelle ist in den Fig. 7, 8, 9A und 9B angegeben. Die Menge an gesammeltem Clonidin ist vergleichbar mit derjenigen, die im in-vitro Fall beobachtet wurde.

IN-VIVO ABGABE

Fig. 13 zeigt ein Schema von einem Meerschweinchen mit getrennten Pflaster-Elektroden zur Entnahme von biologisch aktiven Materialien aus dem Säugetier.
Um die Erfindung in-vivo zu untersuchen, wurde bisher ein Test durchgeführt. Ein iontophoretisches Verfahren wird an einem haarlosen Meerschweinchen 133 durchgeführt. Eine Gelelektrode 132(+) an der Leitung 131 mit Theophyllin (5,5 µg, 2,4 x 4,2 cm) ist auf eine Seite des Rückens des Tieres aufgelegt und eine andere Gelelektrode 132A(-) an der Leitung 131A ist auf der anderen Seite des Rückens befestigt (Abstand etwa 7 cm). Nach 20 min bei 1,0 mA (Energiezufuhr 130), werden die Gelelektroden entfernt und 1,83 ng Theophyllin finden sich
text fehlt

Claims

1. Diffusions-bzw. Extraktions-Vorrichtung zur Verwendung bei der elektrisch verstärkten Entnahme einer biologisch aktiven Substanz von einer Menibranoberfläche oder der Abgabe einer biologisch aktiven Substanz an und durch eine Membranoberfläche (13) ohne mechanisches Eindringen durch Anlegen eines elektrischen Stroms, umfassend

mindestens zwei elektrisch leitende durchlässige Elektroden (26 A, 26 B), die mit der Oberfläche (13) in Kontakt kommen, und

Mittel (15 a-d) zur elektrischen Isolierung der elektrisch leitenden Elektroden (26 A,B) voneinander

dadurch gekennzeichnet, dap die Elektroden (26 A,B) im wesentlichen Seite-an-Seite angeordnet sind und die Seiten sich erstrecken und enden in einer im wesentlichen gemeinsamen Frontfläche, die mit unmittelbar angrenzenden Bereichen der gleichen Seite der Membranoberfläche (13) in Kontakt steht.

2. Diffusions-Vorrichtung nach Anspruch 1 als in vitro Vorrichtung zur Entfernung einer geladenen oder ungeladenen Substanz von einer Membranoberfläche ohne mechanisches Eindringen, wobei die Vorrichtung umfaßt:

(a) eine positive Elektrode (26 A),

(b) eine negative Elektrode (26 B) und

(c) elektrische Isolierungen (15 A-D) zwischen den Teilen (a) und (b), wobei die positive Elektrode (26 A) und die negative Elektrode (26 B) und die elektrischen Isolierungen (15 A-D) sich auf der gleichen Seite der Membranoberfläche (13) befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die positive Elektrode (26 A), die negative Elektrode (26 B) und das Isolierungsmaterial (15 A-D) eine integrale Einheit sind, die eine gemeinsame Seite gegenüber der Oberfläche der Membran (13) darstellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfaßt ein Durchflußreservoir auf der anderen Seite der Membranprobe (13), wobei die positive (26 A) und die negative (26 B) Elektrode miteinander verbunden sind, um den elektrischen Stromkreis zu vervollständigen, mit einem elektrisch nicht-leitenden Material in dem Reservoir (16 B) zwischen den Elektroden (26 A,B) in Kontakt mit der Membranoberfläche (13).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Elektrodenmaterial (25 A,B) in Kontakt mit der Membranoberfläche (13) ausgewählt ist aus einem Gel, einer Flüssigkeit, einer Paste, einem Schaum, einem Schwamm, einem porösen Metall, einem Metall, einem porösen Keramikmaterial oder einer Kombination davon.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Elektroden (26 A,B) eine Kombination aus einem Metalldraht in Kontakt mit einem Gel (25 A,B) sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner Mittel umfaßt zur Kontrolle der Arbeitstemperatur der Vorrichtung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 als in vitro Vorrichtung zur Abgabe einer geladenen oder ungeladenen Substanz an eine Membranoberfläche ohne mechanisches Eindringen, wobei die Vorrichtung umfaßt:

(a) eine positive Elektrode (26 A),

(b) eine negative Elektrode (26 B) und

(c) elektrische Isolierungen (15 A-D) zwischen den Teilen (a) und (b), wobei die positive Elektrode (26 A) und die negative Elektrode (26 B) und die elektrischen Isolierungen (15 A-D) auf der gleichen Seite der Membranoberfläche (13) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Entfernung mindestens einer geladenen oder ungeladenen Substanz von einem Säugetier durch die intakte Haut- oder Schleimhautmembran ohne mechanisches Eindringen, wobei die Vorrichtung umfaßt:

(a) eine positive Elektrode (26 A),

(b) eine negative Elektrode (26 B) und

(c) ein elektrisches Isolierungsmaterial (15 A-D) zwischen den Teilen (a) und (b), wobei die positive Elektrode (26 A) und die negative Elektrode (26 B) und das elektrische Isolierungsmaterial (15 A-D) physikalisch so angeordnet sind, daß sie eine einzige gemeinsame Oberfläche der Vorrichtung darstellen zum Kontakt mit der gleichen Seite der Haut- oder der Schleimhautmembran des Säugetiers.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Isoliermaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik, Luft, Kunststoff und Kautschuk.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Komponenten in der folgenden Reihenfolge vorliegen: positive Elektrode (26 A), Isoliermaterial (15 A, 15 B), negative Elektrode (26 B), und die Elektroden eine Kombination von Materialien sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Komponenten in konzentrischer Rohrform angeordnet sind, wobei eine Elektrode (26 A,B) von dem Isoliermaterial (15 AA, 15 BB) umgeben ist und beide von der anderen Elektrode (26 B,A) umgeben sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Elektrodenmaterialien jeweils ausgewählt sind aus einem elektrisch leitenden Gel, einer Flüssigkeit, einer Paste, Papier, einem Schaum, einem Schwamm, einem porösen Metall, einem porösen Keramikmaterial oder einer Kombination davon.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Abgabe von ionisierten Substanzen an ein Säugetier durch die intakte Haut ohne mechanisches Eindringen, wobei die Vorrichtung umfaßt:

(a) eine positive Elektrode (26 A),

(b) eine negative Elektrode (26 B) und

(c) ein elektrisches Isolierungsmaterial (15 A-D) zwischen den Teilen (a) und (b), wobei die positive Elektrode (26 A), die negative Elektrode (26 B) und das elektrische Isolierungsmaterial (15 A-D) physikalisch so angeordnet sind, daß die Elektroden eine einzige gemeinsame Oberfläche der Vorrichtung zum Kontakt mit der gleichen Seite der Haut des Säugetiers darstellen.

15. Verfahren zur Entnahme einer Substanz aus oder der Abgabe einer Substanz zur Diagnose oder Behandlung eines Zustands, der eine therapeutische Behandlung erfordert, an ein Säugetier, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung nach Anspruch 1 verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15 zur Entnahme einer Probe aus der Haut oder den darunter liegenden Blutgefäßen eines Säugetiers durch Iontophorese einer Substanz, die bei der Diagnose oder Behandlung eines Krankheitszustands nützlich ist, wobei Elektroden (26 A,B) auf die intakte Haut des Säugetiers aufgesetzt werden, ein Strom angelegt wird, der ausreicht, die Substanz von dem Säugetier zu extrahieren, und diese im Laufe der Zeit an einer oder zwei Elektroden gesammelt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Identität und/oder Menge der entfernten Substanz auf den Gehalt und/oder die Menge analysiert wird, die im Zusammenhang steht mit dem Gehalt der Substanz in dem Säugetier.

18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die überwachte Substanz eine nicht-ionische Einheit ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die nicht-ionische Einheit ein natürlicher Zucker ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der natürliche Zucker Glukose ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die gemessene Konzentration an Glukose zwischen etwa 0,1 und 5,0 mg Glukose pro ml Blut liegt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Glukosegehalt zwischen etwa 1,1 und 5,0 mg Glukose/ml Blut liegt.

23. Verfahren nach Anspruch 16 zur nicht-invasiven E ntnahme von der Oberfläche der Haut oder den darunter liegenden Blutgefäpen einer nicht-ionisierten biologisch aktiven Substanz in der Haut oder in den darunter liegenden Blutgefäßen im Körper.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die nicht-ionisierte biologisch aktive Substanz Glukose in einer Konzentration zwischen etwa 0,1 und 5,0 mg Glukose pro ml Blut eines Menschen ist.