Untersuchungen zur treibgasfreien Schaumbildung mittels mikroporöser Hohlfasermembranen

Abstract

Es gibt verschiedene Zubereitungen zur Anwendung auf der Haut. Hierunter fallen beispielsweise Cremes, Salben, Suspensionen oder auch Schäume. Letztere bieten deutliche Vorteile im Vergleich zu den anderen halbfesten oder flüssigen Formulierungen, sodass eine gezielte Applikation ohne großen Kraftaufwand ermöglicht wird. Aufgrund dieses Verhaltens treffen Schäume auf eine hohe Akzeptanz bei den Anwendern. Diese Technologie kann sowohl im Bereich der Kosmetika, der Medizinprodukte als auch der Arzneimittel genutzt werden. Bei allen derzeit auf dem Markt befindlichen Schäumen als Arzneimittel handelt es sich um Zubereitungen in Druckbehältnissen. Die Beaufschlagung mit klassischen Treibgasen bringt Sicherheitsgefahren, kritische Umweltaspekte sowie hohe Produktionskosten mit sich. Ein Verzicht auf Treibgase durch Verwendung von Druckluft erscheint daher lohnenswert. Ziel der Arbeit war es, eine neuartige Methode zur Herstellung von Schäumen zur Anwendung auf der Haut zu untersuchen, die auf Treibgase verzichten kann. Es kam eine kommerziell verfügbare hydrophobe Polymermembran zum Einsatz, welche zur Schaumerzeugung von Druckluft durchströmt wird. Als alternative Schaumbildner, welche auf die Eigenschaften der Membran abgestimmt sind, konnten Polyvinylalkohole (PVA) unterschiedlicher Kettenlänge identifiziert werden. In Schaumcremes müssen zusätzlich zu den Öltröpfchen die während des Aufschäumens neu entstehenden Grenzflächen stabilisiert werden. Hierzu ist PVA zwar im Stande, jedoch konnte dieser Parameter durch Verwendung eines weiteren amphiphilen Moleküls verbessert werden. Um diese korrigierte Emulsionsstabilisierung ohne gleichzeitig eine merkliche Beeinflussung der Grenzflächenspannung zu bewirken, wurden hydrierte Phospholipide als Emulgatoren ausgewählt. Hieraus resultieren Emulsionssysteme, welche frei von klassischen Tensiden sind, die physikalisch-chemischen Rahmenbedingungen erfüllen und darüber hinaus gut hautverträglich sind. Es stellte sich heraus, dass auch in den Emulsionssystemen die Schaumbildung ausschließlich vom Polyvinylalkohol abhängig ist. Phospholipid-stabilisierte Emulsionen mit 10 % Ölphase können mittels PVA unter Verwendung der neuartigen Aufschäummethode in Schaumcremes überführt werden. Diese erzeugten Schäume sind über eine Dauer von 5 min ausreichend stabil, um sie auf Hautarealen applizieren zu können. Mittels statistischer Versuchsplanung konnten die Schaumeigenschaften optimiert werden. Zugleich wurde die Gesamtkonzentration an Schaumbildner in der Formulierung auf ein nötiges Minimum reduziert.