Licht-im-Terrarium: Literaturdatenbank

Zusammenfassung

Hier wurden UVB-LEDs für die medizische Anwendung bei Patienten untersucht, die nicht in der Lage sind Vitamin D3 über die Nahrung oder Tabletten aufzunehmen, z.B. wegen einer Erkrankung des Darms. Ziel ist es dabei, in sehr viel kürzerer Zeit als durch Sonnenstrahlung viel Vitamin D3 zu bilden.

Im ersten Versuche wurden Glasampullen mit 7DHC mit 4 UVB LEDs in 1 cm Abstand bestrahlt und gemessen, wie viel preD3 nach einer Dosis von 3 MED / 46,8 mJ/cm² gebildet wurde. Dazu war je nach Stärker der Lampe eine unterschiedliche Zeitdauer nötig.

Das Solarmeter 7.0 misst MED/h mit der FDA-Definition von 1 MED/h = 15,6 mJ/cm². Das Solarmeter 6.5 hat den gleichen Sensor wie das Solarmeter 7.0, so dass sich der 7.0-Messwert in eunen 6.5-Messwert umrechnen lässt: Solarmeter-7.0-Messwert x 1,7333 = UV-Index (Solarmeter 6.5)

• 293 nm LED (Rayvio)
  2.55 min für 3 MED=46,8mJ/cm² nötig => 71 MED/h => UVI 122
  11,2 % 7DHC in preD3
• 295 nm LED (SETI)
  8.62 min für 3 MED=46,8mJ/cm² nötig => 21 MED/h => UVI 36
  10,6 % 7DHC in preD3
• 298 nm LED (DOWA)
  5.65 min für 3 MED=46,8mJ/cm² nötig => 32 MED/h => UVI 55
  11,1 % 7DHC in preD3
• 305 nm LED (SETI)
  5.43 min für 3 MED=46,8mJ/cm² nötig => 33 MED/h => UVI 57
  1,0 % 7DHC in preD3

In einem zweiten Versuch wurden Hautproben sowohl mit Sonnenlicht (Boston, Mitte Oktober, 12 Uhr) als auch mit der 293 nm LED bestrahlt.

• Tag 1: 11,7 mJ/cm² = 0,75 MED , Typ II Hautprobe
  • Sonnenlicht benötigt 32,15 Minuten => 22,57 mJ/cm² in 60 min => 1,45 MED/h => UV-Index 2,5
  • Sonnenlicht wandelt 0,5 % des 7DHC in preD3 um
  • 293 nm LED benötigt 1.36 min bzw. 0,52 min (widersprüchliche Angaben an zwei Stellen im Text)
  • 293 nm LED wandlet 1,2% des 7DHC in preD3 um
• Tag 2: 37,4 mJ/cm² = 2,4 MED, Typ II Hautprobe
  • Sonnenlicht benötigt 60 Minuten => 2,40 MED/h => UV-Index 4,15
  • Sonnenlicht wandelt 1,3 % des 7DHC in preD3 um
  • 293 nm LED benötigt 2.73 min 
  • 293 nm LED wandelt 1,9% des 7DHC in preD3 um
• Tag 3: 31.2 mJ/cm² = 2 MED, Typ III Hautprobe
• Sonnenlicht benötigt 92,2 Minuten (entspricht UV-Index 2,3)
• Sonnenlicht wandelt 0,6 % des 7DHC in preD3 um
• 293-nm-LED benötigt 2,47 Minuten
• 293-nm-LED wandelt 1,3 % / 1,7 % des 7DHC in preD3 um (2 verschiedene Hautproben)

Meine Gedanken / offene Fragen

• Es ist für mich nicht glaubwürdig, dass die 305-nm-LED nur 1% preD3-Bildung bei 3 MED beträgt, während die drei anderen LEDs alle 11% preD3 bilden. Die 305-nm-LED sollte vom Spektrum her immer nochwirkungsvoller als das Sonnenlicht sein. Wurde diese Messung durch Wiederholung verifiziert? Wäre es eventuell möglich, dass die LED während der Bestrahlung deutlich an Intensität verloren hat?
• Warum variierte die Intensität der Sonnenstrahlung an den drei Tagen so stark? In Boston erwartet man Mitte Oktober einen UV-Index von bis zu 3, so dass der Wert an Tag 2 recht hoch erscheint. Wenn Tag 1 und 3 bei leichter Bewölkung waren, wie wurde die Bestrahlungszeit ermittelt? Wurde mit Solarmeter 7.0 kontinuierlich gemessen und integriert? Oder war die UV-Strahlung der Sonne zu anderen Zeitpunkten im bis zu 90 min langen Bestrahlungszeitram möglicherweise deutlich höher oder niedriger?
• Ich kann den berechneten Bestrahlungszeiten bei der 293-nm-LED nicht folgen. Wenn, wie in Tabelle 2 angegeben 2,55 min = 46,8 mJ/cm² gilt, dann entsprechen  11,7 mJ/cm² = 0,64 min (anstelle von 1.36/0.52 min) und 37,4 mJ/cm² = 2,04 min (anstelle von  2.73 min) und 31.2 mJ/cm² = 1,7 min (anstelle von 2.47 min). Wurden hier Fehler bei der Umrechnung gemacht? Oder wurde jedes mal neu mit dem Solarmeter 7.0 gemessen? Wenn ja, spiegeln die unterschiedlichen Zahlenwerte die Messunsicherheit wieder? Bei fast einem Faktor 2 an Messunsicherheit wäre die Kernaussage des Artikels fast durch Messunsicherheit erklärbar. Oder war die LED so variable in ihrer Intensität, bzw. alterte so schnell?
• Die LEDs haben ca. 11% Vitamin D3 bei 3MED in Glasampullen gebildet. In [1262] wurde in Glasampullen 3,2% durch 2 MED intensive Sonnenstrahlung (UVI~7) gebildet, also erwartet ca 6,4 % bei 3MED. Auch in diesem Vergleich ist die LED einen Faktor 2 intensiver.
• Die Vitamin D3-Bildung in Haut ist deutlich geringer als in Glasampulen, was bei [1262] bei Sonnenlicht und [1251] bei LEDs nicht der Fall war.
• Als Vergleich wurde in [1262] die VItaminD3-Bildung in TypII Hautproben durch Intensitve Sonnenstrhalung (UVI~7) gemessen. Dort wurde deutlich mehr Vitamin D3 gebildet:
  0,67MED 0,95% vs. 0,75MED und 0,5 %.
  2 MED 2,8 % vs. 2,4 MED und 1,3 %
  Die Zahlen sind nicht konsistent und weisen womöglich darauf hin, dass hier mit der Oktobersonne eine (spektral) sehr schwache (langwellige) UV-Strahlung als Vergleich gewählt wurde.