1 Motivation
Viele neue Wirk- und Effektstoffe sind in Wasser schwer löslich oder sogar unlöslich. Daher erfordern insbesondere pulverförmige Anwendungsformen spezielle Formulierungsverfahren um die physiologische (Pharma und Lebensmittel) und technische Wirkung (Katalyse, Toner und Druckfarben) optimal nutzen zu können. So ist beispielsweise bei der Aufnahme von schwer wasserlöslichen Wirkstoffen die Auflösungsgeschwindigkeit in wässrigen Medien oftmals der limitierende Teilschritt. Diese kann jedoch bspw. durch die Reduzierung der Partikelgröße verbessert werden. Weiterhin zeichnen sich metallische Nanopartikel aufgrund ihrer erhöhten spezifischen Oberfläche bzw. Dispersität durch eine, im Vergleich mit konventionell hergestellten Katalysatoren, deutlich verbesserte katalytische Aktivität aus.
2 Stand der Forschung
Wie verschiedene, kürzlich erschienene Übersichtsartikel zeigen [1-4], finden neue, innovative Verfahren mit sog. „Advanced Fluids“ als Reaktionsmedium oder Reaktionspartner und / oder Lösungsmittel zur Herstellung von organischen und metallischen Mikro- oder Nanopartikeln zunehmendes Interesse. So bieten überkritische Fluide (SCFs), bedingt durch ihre außergewöhnlichen physiko-chemischen Eigenschaften, für temperaturempfindliche Substanzen eine Reihe von Vorteilen gegenüber flüssigen organischen Lösungsmitteln. Besondere Bedeutung hat überkritisches CO2 (sc-CO2) wegen seiner niedrigen kritischen Temperatur (304 K) und dem moderaten kritischen Druck (7,4 MPa). So ist sc-CO2 bereits bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen (> TC) ein gutes Lösungsmittel für bei Umgebungsdruck schwerflüchtige Stoffe. Ferner ist durch die bei Umgebungsbedingungen von selbst auftretende Phasentrennung die Separation des CO2 vom Produkt technisch einfach, praktisch ohne Energieaufwand und damit ohne eine thermische Belastung realisierbar.
3 Ziele und Arbeiten
Durch überkritische Solvent- / Antisolvent-Prozesse sollen submikrone Wirkstoffe (dP £ 300 nm) in einem einzigen, integrierten Verfahrensschritt hergestellt und stabilisiert werden. Dabei wird in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Ausgangsmaterials und den gewünschten Produkteigenschaften die Mikronisierung entweder mit dem SAS- (Supercritical Anti-Solvent) oder dem RESS-Verfahren durchgeführt.
Beim SAS-Verfahren wird der zu mikronisierende Wirkstoff in einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Methanol) gelöst. In einem zweiten Schritt wird dann i.d.R. der Wirkstofflösung sc-CO2 zugemischt; somit kommt es zu einer Volumenzunahme der Lösung und das überkritische Fluid wirkt als Anti-Solvent. Dies führt zu einer Übersättigung der Lösung und zur homogenen Keimbildung mit anschließender Partikelbildung.
Dagegen basiert der RESS-Prozess auf dem guten Lösungsvermögen von SCFs (z. B. CO2) für schwerflüchtige organische Stoffe. Im Gegensatz zum SAS-Verfahren können mit dem RESS-Prozess submikrone Partikel lösungsmittelfrei hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wirkt das überkritische Fluid als Lösungsmittel und die Partikelbildung wird durch eine sehr stark übersättigte Gasphase verursacht. Die mit den verschiedenen Verfahren hergestellten submikronen Modellwirkstoffe werden anschließend in einer Freisetzungsapparatur nach DAB9 [5] hinsichtlich ihres Freisetzungsverhaltens charakterisiert und mit den Ergebnissen für die nicht mikronisierten Substanzen verglichen.
Durch die systematischen Arbeiten zu den Zusammenhängen zwischen den Prozessparametern und den erzielten Produkteigenschaften (Größe, Form und Morphologie) sollen sowohl das Herstellungsverfahren als auch die Produkteigenschaften gezielt optimiert werden.
Literatur
[1] E. Reverchon, R. Adami, S. Cardea, G. Della Porta; J. Supercrit. Fluids 2009, 47, 484.
[2] C. Erkey; J. Supercrit. Fluids 2009, 47, 517.
[3] M. Türk; J. Supercrit. Fluids 2009, 47, 537.
[4] M. J. Cocero, A. Martin, F. Mattea, S. Varona; J. Supercrit. Fluids 2009, 47, 546.
[5] Deutsches Arzneibuch; Methoden zur Pharmazeutischen Technologie, Deutscher Apotheker Verlag, Stuttgart, 1996.
