Entwicklung und Charakterisierung von Methoden zur treibgasfreien Erzeugung von Schäumen aus Lösungen und Emulsionen

Abstract

Der Einsatz von Schäumen zur dermalen Anwendung wird zunehmend verfolgt, da viele positive Aspekte wie eine einfache und angenehme Applikation, schnelles Einziehverhalten, gutes Hautgefühl und ein nahezu berührungsfreies Auftragen damit assoziiert werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und Charakterisierung von Methoden zur treibgasfreien Erzeugung von Schäumen aus Lösungen und Emulsionen. Dazu wird folgende Forschungsfrage gestellt: Ist es möglich eine treibgasfreie Aufschäummethode zu entwickeln und mit geeigneten Basisformulierungen einen Schaum mit ausreichender Qualität zu generieren? Zunächst wurden Aufschäummodule aus unterschiedlichen Materialien, Formen und Porengrößen untersucht. Die Entwicklung einer geeigneten Basisformulierung erfolgte durch die Beurteilung von Emulgatoren, Schaumstabilisatoren und Ölen. Die Emulsionen wurden mittels Rotor-Stator-Homogenisation hergestellt. Die Charakterisierung der Schäume erfolgte mit einer manuellen Methode und für die Bewertung wurden die Parameter Schaumhöhe, Drainage und Schaumblasengröße untersucht. Es ist gelungen mit Materialien aus Glas und Kunststoff, poröse Platten- und Zylindermodule zu entwickeln, die für eine treibgasfreie Erzeugung von Schäumen geeignet waren. Darüberhinaus wurde eine Basisformulierung aus den Komponenten Alkylpolyglucosid (APG), Mittelkettige Triglyceride (MCT), Hypromellose (HPMC) und vollentsaztes Wasser (VE-Wasser) entwickelt. Im Anschluss an die Untersuchung der porösen Materialien und Angleichen der Aufschäummodule bezüglich Oberfläche und Porengröße, wurde der Einfluss der Aufschäummodule auf die Schaumqualität der Basisformulierungen systematisch untersucht. Die Experimente wurden anhand eines statistischen Versuchdesigns (zentral zusammengesetztes Versuchsdesign) festgelegt und mit einer dynamischen Methode (Dynamic Foam Analyzer) unter standardisierten Bedingungen untersucht. Erweitert wurde die Versuchsreihe mit unterschiedlichen polaren Ölen in den Basisformulierungen. Evaluiert wurden die Einflüsse auf die Schaumqualität in Abhängigkeit von Öl- und Emulgatorgehalt. Die Schaumqualität beinhaltet die Parameter Schäumbarkeit, Schaumstabilität, Drainagestabilität und Schaumstruktur. Bei der Auswertung zeigten die Aufschäummodule mit Zylinderform für alle verwendeten Öle überlegene Ergebnisse hinsichtlich der betrachteten Schaumparameter. Somit konnte gezeigt werden, dass die Aufschäummodule in Zylinderform für die Generierung vom Schäumen geeignet sind. Im Rahmen dieser Arbeit konnte erfolgreich eine treibgasfreie Aufschäummethode und geeignete Basisformulierungen entwickelt werden, um einen Schaum mit gleichbleibender Schaumqualität zu generieren. Darüberhinaus konnte gezeigt werden, dass die Tröpfchengröße der Ölphase in der Basisformulierung einen entscheidenden Einfluss auf die Schaumqualität hat und die Polarität der Öle eine untergeordnete Rolle spielen.