Entwicklung und Charakterisierung von triterpenhaltigen Schäumen zur Anwendung in der Wundheilung

Abstract

Ziel der Arbeit war die Entwicklung und Charakterisierung von triterpenhaltigen Wasser-in-Öl (W/O)-Schäumen zur Anwendung in der Wundheilung.

Für die Entwicklung der Schäume werden Paraffin, Sonnenblumenöl (SBÖ) und mittelkettige Triglyceride (MCT) als Grundlage der Oleogele verwendet. Die Auswahl dieser Öle begründet sich für Sonnenblumenöl und MCT in ihrem positiven Einfluss auf die Wundheilung. Paraffin dient dagegen als unpolare Referenz. Die Triterpenextrakt (TE)-Konzentration der Gele liegt für Paraffin und MCT bei 10 %, für Sonnenblumenöl zwischen 4 % und 10 %. Als Grundlage für die Schäume werden Emulsionen mit einem Wassergehalt zwischen 1 % und 50 % hergestellt. Die entwickelten Schäume ähneln, abhängig vom verwendeten Öl, in ihrem Aussehen und ihrer Art einem Kugelschaum oder Mousse.

Die Viskosität der Emulsionen, aus denen Schäume hergestellt werden, wird durch das verwendete Öl, die TE-Konzentration im Oleogel und den Wasseranteil in der Emulsion beeinflusst. Eine genaue Kenntnis der Viskositäten ist für das Verständnis der Schäume elementar.

Die Viskosität selbst nimmt Einfluss auf das Aufschäumvermögen, also die Volumenzunahme, und die Volumenstabilität. Ist die Viskosität zu groß, erschwert dies die Volumenzunahme, ist sie zu klein, vermag der entstehende Schaum nicht stabilisiert zu werden und kollabiert umgehend. Eine Emulsion mittlerer Viskosität ist daher für die Schaumbildung optimal geeignet.

Die Volumenzunahme liegt bei einem Faktor von 1,5 bis 4 verglichen mit der jeweils korrespondierenden Emulsion. MCT-haltige Schäume zeigen die niedrigsten, paraffinhalte Schäume die höchsten Werte der Volumenzunahme. Die Werte liegen bedingt durch die Tatsache, dass es sich um W/O-Schäume handelt, unterhalb der Werte, die für klassische Schäume zu erwarten wären. Berücksichtigt man allerdings die spätere Anwendung auf Wunden, so wäre eine größere Volumenzunahme weder nützlich noch erforderlich. Schäume aus Bag-on-Valve-Systemen zeigen ein Verhalten, das bei hälftiger Befüllung der Beutel den Schäumen aus normalen Aerosoldosen gleicht. Diese Art des Primärpackmittels hat also die verpackungsabhängigen Vorteile und nimmt auf die Entwicklung des Schaums keinen weiteren Einfluss.

Der Einsatz von Emulgatoren in triterpenhaltigen W/O-Schäumen ist bedingt möglich. Um einen Zusammenhang zwischen der Stabilität des Schaums und dem jeweiligen Emulgator abzuschätzen, eignen sich vor allem die Bestimmung der Grenzflächenspannung und der Viskosität der Oleogele. Als möglicher Zusatz erweisen sich diejeningen Emulgatoren, die die Grenzflächenspannung wenig beeinflussen und die Viskosität der Oleogele geringfügig herabsetzen. Es lassen sich jedoch nur geringfügige Verbesserungen der Schaumparameter nachweisen.

Schließlich sind die Ergebnisse der Permeationsuntersuchungen hervorzuheben. Durch diese Untersuchungen unter der Verwendung verletzter Haut kann das Verhalten der triterpenhaltigen Zubereitungen im Anwendungsgebiet der Wundheilung analysiert werden. Dabei erweisen sich die folgenden Vergleiche als besonders zielführend:

Zuerst werden unter Verwendung der gleichen Zubereitung die unterschiedlichen Hautarten verglichen. Die Permeationsrate steigt ausgehend von unverletzter Haut, die keine Permeation von Betulin ermöglicht, über Haut nach Tape Stripping bis hin zu Haut nach Verletzung mit dem Dermatom mit zunehmender Schwere der Verletzung an, während sich die Verzögerungszeit entsprechend verkürzt.

Zweitens zeigt der Vergleich der Oleogele einen deutlichen Einfluss des gewählten Öls auf die Permeationsrate. Bei gleichbleibendem TE-Gehalt zeigt sich die folgende Abstufung der Permeationsraten: MCT < SBÖ < Paraffin. Diese Abstufung ist viskositätsabhängig, d. h. je höher die Viskosität ist, umso geringer ist die permeierende Menge. Der dritte Vergleich untersucht die Permeation abhängig von der Art der Formulierung. Wie sich bereits in den Untersuchungen der Freisetzung andeutet, ändert die Einarbeitung von Wasser und CO2 in die Innenphase das Verhalten nicht. Emulsion und Schaum zeigen daher das gleiche Permeationsverhalten wie das Gel, aus dem sie hergestellt werden und aus dem ihre äußere Phase besteht. Diese Phase tritt in allen Formulierungen mit der Haut in Kontakt. Da das Permeationsverhalten für alle Zubereitungen konstant bleibt, kann an dieser Stelle auf ein ebenfalls gleichbleibendes Verhalten von Oleogel, Emulsion und Schaum in der Wundheilung rückgeschlossen werden.

Eine Schaumformulierung auf 7%iger SBÖ-Oleogelbasis mit 25 % Wasser in BOV ist am Ende der Untersuchungen die optimale Zusammensetzung eines triterpenhaltigen Schaums. Sonnenblumenöl ist aufgrund der besten wundheilungsfördernden Eigenschaften, das BOV-System aufgrund der Anwendungsvorteile durch den Patienten zu wählen. Da der Wasser-und der TE-Anteil keinen signifikanten Einfluss auf die Permeation haben, kann die Zusammensetzung mit der größten Volumenzunahme als optimale Schaumformulierung gewählt werden.

Ziel dieser Arbeit war es, Schäume aus Birkenkorkextrakt für die Anwendung auf Wunden zu entwickeln. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass es in Zukunft möglich ist, die Vorteile der berührungsfreien Applikation eines Schaums mit den wundheilungsfördernden Eigenschaften des Extrakts zu kombinieren. Damit kann die Behandlung von Wunden für Patienten weiter verbessert werden.