Pickering-Emulsionen auf Basis anorganischer UV-Filter

Stiller, Sabine

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Emulsionen, die ausschließlich durch anorganische, unlösliche UV-Filter stabilisiert werden und die als Basis für neuartige Lichtschutzmittel mit sehr guter Hautverträglichkeit dienen können. In dieser Arbeit wurden die Stabilisierungseigenschaften verschiedener nanopartikulärer Titandioxide und Zinkoxide untersucht. Für die Eignung der anorganischen UV-Filter zur Stabilisierung von Pickering-Emulsionen wurde die Benetzbarkeit der Feststoffe als ein entscheidender Parameter identifiziert. Durch vergleichende Kontaktwinkelbestimmung mittels einer modifizierten „Wilhelmy-Plattenmethode“ wurden nanopartikuläre Titandioxide und Zinkoxide in Abhängigkeit ihrer Oberflächenhydrophobizität klassifiziert. Die gemessenen Kontaktwinkelwerte stehen in einem direkten Zusammenhang zu den Stabilisierungseigenschaften der Feststoffe. Damit wird es durch die Ergebnisse dieser Arbeit ermöglicht, nanopartikuläre, anorganische UV-Filter nach Art eines „HLB-Systems“ einzuteilen in Feststoffe, die entweder bevorzugt O/W- oder W/O-Emulsionen stabilisieren. Für die Lagerstabilität der Emulsionen unter verschiedenen Temperaturbedingungen sind die Konzentration des zur Stabilisierung verwendeten Feststoffs, das Phasenvolumenverhältnis und die Zusammensetzung der Wasserphase von entscheidender Bedeutung. Die Lichtschutzeffektivität dieser Pickering-Emulsionen ist vergleichbar mit emulgatorhaltigen Emulsionen.

The present work aims on the development of surfactant-free emulsions stabilized solely by inorganic, insoluble UV-filters. Therefore the stabilization properties of different nanometer-sized titanium dioxides and zinc oxides were examined. In order to stabilize surfactant-free socalled Pickering-emulsions, the wetting properties of the solid particles such as TiO2 or ZnO are from major importance. By using a modified “Wilhelmy-plate”-method for comparing the contact angles of nanoscale particles, the solids have been ranked in order to their hydrophilic and hydrophobic surface properties. The investigations have shown that the contact angles, measured by the modified “Wilhelmy-plate”-method, correlate directly with the stabilization properties of the solids. These results lead to the classification of nanoscale inorganic UV filters in order to stabilize either o/w or w/o emulsions. Additional tests on the storage stability of Pickering-emulsions under different temperature conditions indicate the high importance of the content of solid, the phase volume and the composition of the water phase. Final SPF in vivo and in vitro measurements demonstrate the effectiveness in protection against UV radiation which is comparable for both two systems, surfactant-free Pickering-emulsions and surfactant-stabilized emulsions.

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Stiller, Sabine: Pickering-Emulsionen auf Basis anorganischer UV-Filter. 2003.

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