Solubilisierung stark lipophiler Arzneistoffe in lipidhaltige ...
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Kapitel III Experimenteller Teil III.4 UV/VIS-spektroskopische Untersuchungen III.4.1 Transmissionsuntersuchungen zur Entwicklung der MMS Das Messprinzip bei den Solubilisationsuntersuchungen in dieser Arbeit beruht auf der optischen Transparenz und Isotropie der mizellaren Systeme und wurde bereits in früheren Arbeiten von Dürr et al. (1994) [228] und Hammad (1998) [8] beschrieben und angewandt. Nach der Filtration der hergestellten MMS wird die Transmission (T%, λ = 660 nm) bei 25 °C mittels UV/Vis-Spektrophotometer SPECTRONIC 601 (Milton Roy, Rochester, NY, USA) gegen die reine Tensidlösung in SPB als Blindwert ermittelt. Die Absorption aller bei diesen Messungen verwendeten Stoffe in ihren Lösungen bei λ = 660 nm ist in einem Vorversuch (Spektrenaufnahme) auszuschließen. Der mizellare Durchmesser liegt meist im Bereich von 1-15 nm [38] und erreicht sogar bei einigen MMS eine Größe von 30 bis 200 nm [229]. Bei einem Überschuss der zu solubilisierenden Bestandteile entstehen größere instabile Aggregatformen in der Lösung und führen durch Phänomene wie z.B. Lichtstreuung zur Abnahme der Transmission. Im Laufe dieses Prozesses soll sich die Transmission bei einem bestimmten Molenbruch schlagartig ändern. Die theoretische Transmissionskurve soll sich idealerweise wie in Abb. 7 verhalten. Während des Phasenübergangs bzw. im Abb. 7 Theoretische Transmissionskurve Bereich über die Solubilisationskapazität des Systems hinaus entstehen allerdings verschiedene, meist undefinierbare Aggregatmischungen unterschiedlicher Natur und Größe. Sie flocken manchmal in der Lösung oder fallen aus, wirken zumeist negativ auf die Reproduzierbarkeit der Transmissionskurve und auf die Standardabweichung der Messungen nach dem Knickpunkt oder verhindern eine schlagartige Änderung in der Transmissionskurve. Infolgedessen wird der Knickpunkt nicht immer deutlich erkennbar. Es war aus diesem Grund erforderlich, eine mathematische Definition für die Erkennung des Knickpunktes und damit des Endes der homogenen mischmizellaren Phase anzuwenden. Für diesen Zweck wurden die Steigungen (S1 und S2) bei je drei aufeinander folgenden Transmissionsmessungen (µ 1,T% 1), (µ 2,T% 2) und (µ 3,T% 3) im Bereich des Knickpunktes folgendermaßen errechnet: - T% 2 T% 1 S 1 = und µ − µ 2 1 S 2 Transmission (T%) 120 100 80 60 40 20 0 T% 3−T% 1 = µ − µ klare mizellare Phase Knickpunkt (µmax,T>=90%) Übergangsphase trübe Phase 0,1 0,25 0,4 0,55 0,7 0,85 Molenbruch des zugesetzten Lipids (µ) 3 1 Gl. III.4-1 wobei T% die prozentuale Lichttransmission und µ der Molenbruch der zugegebenen Komponente sind. Für die erste Messreihe, in der S 2 ≥ S 1 war, wurde µ 1 = µ max (der Grenzwert) betrachtet, vorausgesetzt, dass S 1 ≥ 0,6 und T% 1 ≥ 90 vorlag. Anderenfalls wurde µ 2 = µ max angenommen, wenn S 2 ≥ 0,6 und T% 2 ≥ 90 auftrat. Insbesondere in den Fällen, wo das Tensidsystem sehr geringe Solubilisationskapazität für den zu 40
Kapitel III Experimenteller Teil solubilisierenden Bestandteil hat, endete der Zugabeprozess einfach mit einer Phasentrennung von mizellarer Lösung und klarem feinem Niederschlag oder Ausflockungen, ohne einen deutlich erkennbaren Phasenübergang aufzuweisen. III.4.2 Z-Wert-Bestimmungen Bei der Durchführung der Messungen wurden zunächst die spektralen Eigenschaften des gelösten Stoffes in einer Reihe von Lösungsmitteln mit bekannten Z-Werten bzw. Polaritäten (Tabelle 3) im UV-Bereich ermittelt, um die Beziehung zwischen den Z- Werten und den über die maximalen Absorptionswellenlängen ermittelten Übergangs- energien zu bestimmen. Alle für dieses Experiment verwendeten Chemikalien und Lösungsmitteln waren vom Reinheitsgrad für HPLC-Anwendungen geeignet. Lösungen des Testosterons oder der Testosteronester TP, TE, und TU in diesen Lösungsmitteln wurden in Konzentrationen von ca. 10 µg/ml hergestellt und durch 0,2 µm Membranfilter (Rotalibo®, Nylon, Carl Roth GmbH & Co. Karlsruhe) filtriert. Die Aufnahme der UV- Spektren und die Datenverarbeitung erfolgten mit dem UV/VIS/NIR Spektrometer Lambda 19 und dem Software UV WinLab - Version 2.80.03 von PERKIN ELMER Corporation, USA. Einstellungen des Gerätes und Angaben zum Versuch sind in Tabelle 2 aufgelistet. In einem Vorversuch wurden erst die günstigsten Verdünnungen und der Bereich der Absorptionsmaxima mit einer Scangeschwindigkeit von 100 nm/min zwischen 210-360 nm bestimmt. Um optimale Absorptionssignale zu erhalten und zugleich Verluste an Lichtintensität außer Absorption möglichst auszuschließen bzw. im linearen Bereich des Lambert-Beerschen Gesetzes messen zu können, wurden die Verdünnungen so ausgewählt, dass das Absorptionsmaximum möglichst 1 beträgt. Es erfolgten danach präzisere Dreifachbestimmungen der maximalen Absorptionswellenlängen im Bereich ±7 nm vom erwarteten λ max. Wenn nötig, wurden die Spektren mit der o.g. Software vom Rauschen befreit, geglättet und bearbeitet, um den Mittelwert der erhaltenen Absorptionsmaxima bestimmen zu können. Die Energien des elektronischen Übergangs E t wurden nach Gl. III.4-2 berechnet [209] und graphisch gegen die entsprechenden Z-Werte der Lösungsmitteln aufgetragen. E t = 2,859 × 10 4 / λ max Gl. III.4-2 Tabelle 2 Versuchsbedingungen und Geräteinstellungen beim Z-Wert-Versuch Temperatur 25 °C UV/VIS-Quarzküvette Perkin Elmer Corp., 10 mm Messintervall 0,2 nm Spaltenbreite 0,25 nm Messgeschwindigkeit 0,9 nm/min Lamp UV, Lamp VIS ein Glätte 0 Tabelle 3 Z-Werte [kcal.mol -1 ] verschiedener Lösungsmittel nach [208] Z- Wert Lösungsmittel Z- Wert Lösungsmittel 94,6 Destilliertes Wasser 83,6 MeOH 87,1 80% MeOH (V/V) 79,6 EtOH 84,5 70% EtOH 76,6 Isopropanol 85,5 90% MeOH 71,3 ACN 84,8 80% EtOH 66,1 Diethylether, wassergesättigt 84,5 95% MeOH 60,4 n-Hexane 82,5 90% EtOH Dabei ist Et die elektronische Übergangs- 81,2 95% EtOH energie in kcal/mol und λmax die maximale Wellenlänge der UV-Absorption der betreffenden Substanz im Lösungsmittel in nm. Mit den Daten wurde eine lineare Regressionsanalyse (Methode der kleinsten Quadrate) durchgeführt und eine lineare Funktionsgleichung in Form von Z=aE t+b erstellt. 41
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Kapitel III Experimenteller Teil<br />
III.4 UV/VIS-spektroskopische Untersuchungen<br />
III.4.1 Transmissionsuntersuchungen zur Entwicklung der MMS<br />
Das Messpr<strong>in</strong>zip bei den Solubilisationsuntersuchungen <strong>in</strong> dieser Arbeit beruht auf der<br />
optischen Transparenz und Isotropie der mizellaren Systeme und wurde bereits <strong>in</strong><br />
früheren Arbeiten von Dürr et al. (1994) [228] und Hammad (1998) [8] beschrieben und<br />
angewandt.<br />
Nach der Filtration der hergestellten MMS wird die Transmission (T%, λ = 660 nm) bei<br />
25 °C mittels UV/Vis-Spektrophotometer SPECTRONIC 601 (Milton Roy, Rochester, NY,<br />
USA) gegen die re<strong>in</strong>e Tensidlösung <strong>in</strong> SPB als Bl<strong>in</strong>dwert ermittelt.<br />
Die Absorption aller bei diesen Messungen verwendeten Stoffe <strong>in</strong> ihren Lösungen bei<br />
λ = 660 nm ist <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Vorversuch (Spektrenaufnahme) auszuschließen.<br />
Der mizellare Durchmesser liegt meist im<br />
Bereich von 1-15 nm [38] und erreicht<br />
sogar bei e<strong>in</strong>igen MMS e<strong>in</strong>e Größe von 30<br />
bis 200 nm [229]. Bei e<strong>in</strong>em Überschuss<br />
der zu solubilisierenden Bestandteile entstehen<br />
größere <strong>in</strong>stabile Aggregatformen<br />
<strong>in</strong> der Lösung und führen durch Phänomene<br />
wie z.B. Lichtstreuung zur Abnahme<br />
der Transmission. Im Laufe dieses<br />
Prozesses soll sich die Transmission bei<br />
e<strong>in</strong>em bestimmten Molenbruch schlagartig<br />
ändern. Die theoretische Transmissionskurve<br />
soll sich idealerweise wie <strong>in</strong><br />
Abb. 7 verhalten.<br />
Während des Phasenübergangs bzw. im Abb. 7 Theoretische Transmissionskurve<br />
Bereich über die Solubilisationskapazität<br />
des Systems h<strong>in</strong>aus entstehen allerd<strong>in</strong>gs verschiedene, meist undef<strong>in</strong>ierbare<br />
Aggregatmischungen unterschiedlicher Natur und Größe. Sie flocken manchmal <strong>in</strong> der<br />
Lösung oder fallen aus, wirken zumeist negativ auf die Reproduzierbarkeit der<br />
Transmissionskurve und auf die Standardabweichung der Messungen nach dem<br />
Knickpunkt oder verh<strong>in</strong>dern e<strong>in</strong>e schlagartige Änderung <strong>in</strong> der Transmissionskurve.<br />
Infolgedessen wird der Knickpunkt nicht immer deutlich erkennbar. Es war aus diesem<br />
Grund erforderlich, e<strong>in</strong>e mathematische Def<strong>in</strong>ition für die Erkennung des Knickpunktes<br />
und damit des Endes der homogenen mischmizellaren Phase anzuwenden. Für diesen<br />
Zweck wurden die Steigungen (S1 und S2) bei je drei aufe<strong>in</strong>ander folgenden<br />
Transmissionsmessungen (µ 1,T% 1), (µ 2,T% 2) und (µ 3,T% 3) im Bereich des Knickpunktes<br />
folgendermaßen errechnet:<br />
-<br />
T% 2 T% 1<br />
S 1 =<br />
und<br />
µ − µ<br />
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S<br />
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Transmission (T%)<br />
120<br />
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0<br />
T% 3−T% 1<br />
=<br />
µ − µ<br />
klare mizellare Phase<br />
Knickpunkt<br />
(µmax,T>=90%)<br />
Übergangsphase<br />
trübe Phase<br />
0,1 0,25 0,4 0,55 0,7 0,85<br />
Molenbruch des zugesetzten Lipids (µ)<br />
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Gl. III.4-1<br />
wobei T% die prozentuale Lichttransmission und µ der Molenbruch der zugegebenen<br />
Komponente s<strong>in</strong>d. Für die erste Messreihe, <strong>in</strong> der S 2 ≥ S 1 war, wurde µ 1 = µ max (der<br />
Grenzwert) betrachtet, vorausgesetzt, dass S 1 ≥ 0,6 und T% 1 ≥ 90 vorlag. Anderenfalls<br />
wurde µ 2 = µ max angenommen, wenn S 2 ≥ 0,6 und T% 2 ≥ 90 auftrat. Insbesondere <strong>in</strong><br />
den Fällen, wo das Tensidsystem sehr ger<strong>in</strong>ge Solubilisationskapazität für den zu<br />
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