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Aufbau und Diffusionswege einer Membran

Aufbau einer Zellmembran und Diffusionswege Jede biologische Membran ist aus einer Doppelschicht von Phospholipiden aufgebaut. Ein Phospholipid besteht aus einer Kette mit einem Fettsäurerest und einem Kopf aus Phosphorsäure. Die Köpfe sind wasserlöslich oder hydrophil, die Fettsäurereste, die wie kleine Schwänze aussehen, sind wasserabweisend oder hydrophob. Bei der Zellmembran ist eine doppelte Schicht dieser Moleküle so angeordnet, dass die Köpfe nach außen zeigen, entweder in das Zellinnere oder in die Zellzwischenräume. Die wasserabweisenden Schwänze sind nach innen gegeneinander gerichtet und bilden so eine für wasserlösliche Substanzen undurchdringliche Barriere. Fettlösliche lipophile bzw. hydrophobe Substanzen dagegen können die Phospholipiddoppelschicht ungehindert passieren.

Damit auch wasserlösliche, hydrophile Teilchen die Zellmembran passieren können, sind in die Membran Proteine eingebaut, die einfache Kanäle oder "Poren" bilden. Durch diese Kanäle können hydrophile Substanzen - wenn auch in sehr viel geringerer Konzentration - in die Zelle gelangen. Manche Membranproteine sind mit sogenannten Carriern versehen. Diese Zugänge sind nicht für alle Substanzen offen. Sie transportieren nur Substanzen, die an den Carrier anbinden können. Dieser transportiert dann die Substanz durch den Kanal und gibt sie in das Innere der Zelle ab.

 

Hydrophile Wirkstoffe in einer Lotion oder Creme können die äußeren Hautschichten nicht durchdringen, denn sie können nur durch Proteinkanäle eine Membran passieren. In der äußeren Haut sind solche Kanäle aber nicht enthalten. Deshalb bleiben hydrophile Wirkstoffe an der Hautoberfläche und gelangen nicht die Blutgefäße, die sich in der Lederhaut befinden. Aus diesem Grund entfalten hydrophile Wirkstoffe, auch wenn sie in einer fetthaltigen Salbengrundlage enthalten sind, keinen systemischen Effekt. Diese Eigenschaft macht man sich für Arzneimittelzubereitung zunutze, die an der Hautoberfläche wirken sollen. Das ist z. B. bei lokal angewandten antibakteriellen Salben und Cremes der Fall, die bei bakteriellen Hautinfektionen zur Anwendung kommen.

 

Diffusion vollzieht sich langsam aber fortlaufend.

Lipophile Wirkstoffe dagegen können die äußeren Hautschichten gut durchdringen, weil sie die hydrophobe Zellmembran passieren können. Sie gelangen so in die Blutgefäße und entfalten eine systemische Wirkung. Treibende Kraft für die Durchdringung einer Membran ist die Diffusion, die einen Konzentrationsausgleich schafft zwischen dem Zellinneren und dem interstitiellen Raum.

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