A Novel Moisture Protective Film Forming Oil-in-Water Pickering Emulsion

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URI: http://hdl.handle.net/10900/79402
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-dspace-794020
http://dx.doi.org/10.15496/publikation-20800
Dokumentart: Dissertation
Date: 2017-12-14
Language: English
Faculty: 7 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Department: Pharmazie
Advisor: Daniels, Rolf (Prof. Dr.)
Day of Oral Examination: 2017-07-31
DDC Classifikation: 500 - Natural sciences and mathematics
610 - Medicine and health
Keywords: Emulsion , Feuchtigkeit , Befilmen , Öl
Other Keywords: Pickering
coating
HPMC
moisture protection
License: Publishing license excluding print on demand
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Inhaltszusammenfassung:

In dieser Doktorarbeit wurde eine innovative Formulierung entwickelt, die als Überzug zu Tabletten und / oder Pellets zum Schutz vor Feuchtigkeit dient. Sie basiert auf eine feststoffstabilisierte, filmbildende Öl-in-Wasser Emulsion, eine sogenannte Pickering Emulsion. Pulverisiertes CaCO3 mit bestimmten geometrischen und Partikelgrößenanforderungen (100 - 300nm, rund) dient als Feststoff, welches - zusammen mit Stearinsäure - die Phasengrenze stabilisiert. Für die Innenphase wurden 6 Lipide als Kandidaten gewählt, namentlich Mittelkettige Triglyceride (MCT), Sonnenblumenöl (SFO), Isopropylmyristat (IPM), Rizinusöl (CO), dünn- und dickflüssiges Paraffn (PPL und PSL). Die Verwendung jedes der Lipide ergab bei gleichen Verhältnissen der Einzelkomponenten eine stabile O/W Emulsion, wobei bei mehr als 25% Ölkomponente in der Endformulierung instabile Emulsionen oder welche mit W/O Charakter herauskamen; das optimale Öl-zu-CaCO3 Verhältnis lag bei 4 : 1 oder 4 : 1:5, um die Stabilität der Emulsion zu gewährleisten. Die filmbildende Komponente ist HPMC. Um die Funktionalität dieser Formulierung bezüglich ihrer erzielten niedrigen Wasserdampfpermeabilität zu untersuchen, wurden mehrere Experimente an der getrockneten Formulierung (also an freien Filmen) durchgeführt: eine Kombination dieser zeigte, dass Wasserdampf nicht nur durch die HPMC Matrix, sondern auch durch die Lipidphase diffundiert. Außerdem weisen raster-elektronenmikroskopische Aufnahmen der freien Filme Emulsionsstrukturen auf; der Film ist somit eine getrocknete Emulsion, in der die Lipidphase - umgeben von dem Feststoffemulgator - in einer HPMC Matrix immobilisiert ist. Der sogenannte Wasserdampfpermeabilitätswert (WVP-Wert) wurde an freien Filmen ermittelt und dient als Funktionalitätsparameter dieser Formulierung bezüglich des erzielten Feuchtigkeitsschutzes. Die Ergebnisse zeigen, dass der WVP-Wert vor allem eine Funktion der Lipidphase ist, deren Viskosität und Polarität eine wesentliche Rolle spielen. Weiterhin spielt die innere Morphologie des Films eine Rolle; das Vermögen des Filmes die Lipidphase zu halten kann sich sowohl positiv als auch negativ auf den WVP-Wert auswirken. Die Reihenfolge der WVP-Werte lautet PSL < PPL < SFO < CO < MCT < IPM. Der WVP-Wert eines Benchmarks, Eudragit E PO, ist mit dem WVP-Wert von SFO haltigen Emulsionen vergleichbar - ein Indiz für den Erfolg der Funktionalität dieser innovativen Formulierung. Desweiteren wurden Emulsionen auf inerte Pellets in einem Wirbelschichtverfahren überzogen, um die Prozessparameter und die genaue Formulierung festzulegen, die den Emulsionscharakter des Überzugs gewährleisten. Somit ist nicht nur der freie Film, sondern auch der Überzug eine getrocknete Emulsion, die in Wasser schnell wiederhergestellt werden kann und dabei die Freisetzung des Kerns nicht beeinträchtigt wird. Als Mittel zum Zweck wurden hygroskopische Tabletten produziert, um diese in einem weiteren Schritt zu überziehen. Analog zum Wasserdampfpermeabilitätsversuch wurde hier über die Massenzunahme der Tabletten bei standarisierten Bedingungen (33% rF und 75% rF) der sogenannte Wasserdampfaufnahmewert (WVU-Wert) der Tabletten ermittelt. Unter den verschiedenen zur Verfügung stehenden Emulsionsrezepturen, wurde die SFO haltige Rezeptur aus galenischen und funktionellen Gründen zur Weiterverarbeitung ausgesucht. Diese Rezeptur enthielt 15% SFO und ein Öl-zu-CaCO3-zu HPMC Verhältnis von 4 : 1:5 : 1:5. Tabletten, die mit dieser Emulsion überzogen wurden, zeigten, dass das Öl in den Kern diffundierte und somit die Wasserdampf-Aufnahmekapazität der Tabletten beeinträchtigt wurde. Um dies zu verhindern, und um einen wissenschaftlich-gerechten Benchmark machen zu können, wurde ein HPMC Vor-Überzug lediglich als mechanische Barriere eingesetzt, bevor die Emulsion aufgetragen wurde. Das Endresultat ergab, dass der Emulsionsüberzug aus SFO haltiger filmbildender Pickering Emulsion einen zum Eudragit E PO vergleichbaren WVU-Wert ergibt: beide Formulierungen verhindern ca. 50% Wasserdampfaufnahme innerhalb der ersten 24 Stunden im Vergleich zu unüberzogenen Tabletten.

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