Inverse Lecithin-Spaghettimizellen als Arzneistoffträger : Eine physiko-chemische Charakterisierung durch diffuse Röntgenkleinwinkelstreuung

Mackeben, Stefan

Invers mizellare Lösungen (IML) aus Lecithin in Isopropylmyristat lassen sich als Arzneistoffträger für Retardformulierungen einsetzen. Durch Hinzugabe von Wasser bildet sich aus der IML ein hochviskoses, klares System, das durch das Wachstum der vormals stäbchenförmigen Mizellen zu langen, sich verknäulenden flexiblen Zylindern, den Spaghettimizellen, entsteht. Ab etwa 3.5-4% Wasser kommt es zu einer Verflüssigung der Systeme mit gleichzeitiger Eintrübung. In diesem Bereich findet der für die Retardformulierung essenzielle Phasenübergang in einen lamellaren Flüssigkristall statt, aus welchem der Arzneistoff verzögert freigesetzt wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Veränderungen der physiko-chemischen Eigenschaften der IML durch Modellarzneistoffe untersucht und beurteilt. Hierzu wurden Diclofenac-Na, Pilocarpin-HCl und Timolol-Hydrogenmaleat eingesetzt. Mit Röntgenkleinwinkelstreuung wurden die Strukturen der Mizellen und der Flüssigkristalle untersucht. Zur Abschätzung der intermolekularen Wechselwirkungen dienten spektroskopische Methoden. Die Resultate zeigen, dass die Ausbildung der Spaghettimizellen durch Verkettung der Lecithinmoleküle über H-Brücken erfolgt. Die mittlere Länge der Assoziate ist durch die freie Energie zur Ausbildung der abgerundeten end caps an den Enden der Mizellen gegeben. Mit abnehmendem Packungsparameter nimmt die freie Energie zu und das Gleichgewicht verschiebt sich zu längeren Mizellen. Dasselbe gilt für den umgekehrten Fall. Keiner der Modellarzneistoffe verhindert die Ausbildung der Spaghettimizellen oder der lamellaren Flüssigkristalle, so dass der Träger als universell einsetzbar betrachtet werden kann.

Reverse micellar solutions (RMS) consisting of lecithin in isopropyl myristate are capable of acting as drug carriers for retard formulations. On addition of water, the RMS transforms into a viscous, transparent system that develops out of the former rod-like micelles which are growing longer into entangling flexible cylinders called spaghetti-like micelles. From a water content of ca. 3.5-4% up, the systems become turbid while the viscosity decreases simultaneously. This behavior indicates the phase transition into a lamellar liquid crystal, which proves essential for the retard effect. The aim of the present thesis was to investigate and quantify alterations of the physico-chemical properties of the RMS which are caused by the solubilized drugs. Diclofenac sodium, pilocarpine-HCl and timolol maleate were used as model drugs for the studies. The structure of the micelles and the liquid crystals were examined using small angle X-ray scattering (SAXS). To estimate intermolecular interactions, spectroscopic methods were used. The results show that formation of spaghetti-like micelles takes place because the lecithin molecules are interlinked by means of H-bonds. The average length of the spaghetti-like micelles is determined by the free energy needed for the formation of the spherical micellar end caps. With decreasing packing parameter this free energy increases, so that the equilibrium is shifted to longer micelles and vice versa. None of the model drugs used in the studies is able to prevent the formation of spaghetti-like micelles or lamellar liquid crystals. Thus this drug carrier proves to be suitable for arbitrary drugs.

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Mackeben, Stefan: Inverse Lecithin-Spaghettimizellen als Arzneistoffträger : Eine physiko-chemische Charakterisierung durch diffuse Röntgenkleinwinkelstreuung. 2003.

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