EMULSIONEN IN DER REZEPTUR: EMULGATOREN UND HLB IM ÜBERBLICK

Ob Milch, Lotion oder Creme – Emulsionen begegnen den Herstellenden in der Apotheke sehr häufig. In der Rezeptur gehören sie zu den wichtigsten Arzneiformen. Sie kommen immer dann zum Einsatz, wenn Wirkstoffe großflächig auf der Haut verteilt werden sollen. Im ersten Teil dieser Miniserie über Emulsionen ging es um die theoretischen Grundlagen, im zweiten Teil um Herstellungsmethoden in der Praxis.

In diesem dritten und letzten Teil rücken die Emulgatoren in den Mittelpunkt. Wie werden die Tenside eingeteilt? Was ist ein HLB- Konzept? Welche Systeme haben sich bei der täglichen Arbeit mit Emulsionen in der Rezeptur bewährt? Hier finden Sie die wichtigsten Informationen kompakt zusammengefasst.

Jede Emulsion, die in der Rezeptur hergestellt wird, besteht aus einer lipophilen Phase, einer wässrigen Phase und mindestens einem Emulgator. Ohne Emulgator würden sich Öl und Wasser nach kurzer Zeit wieder trennen. Die Moleküle der Emulgatoren sind amphiphil: Ein Teil ist hydrophil, der andere lipophil.

In der Grenzschicht zwischen Wasser und Öl richten sie sich so aus, dass der lipophile Teil in die Fettphase, der hydrophile Teil in die Wasserphase zeigt. Dadurch sinkt die Grenzflächenspannung, und es können kleine Tröpfchen der inneren Phase stabil in der äußeren Phase verteilt werden.

Bei der Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur entsteht auf diese Weise ein schützender Emulgatorfilm um jedes Tröpfchen. Er verhindert, dass die Tropfen beim Zusammenstoß koaleszieren (irreversibel zu einem größeren Tropfen verschmelzen) und hält die Emulsion physikalisch stabil.

Für die praktische Arbeit mit Emulsionen in der Rezeptur haben Emulgatoren also mehrere Aufgaben:

• Stabilisierung der Tröpfchenverteilung
• Festlegung des Emulsionstyps (O/W oder W/O)
• Beeinflussung von Viskosität, Hautgefühl und Abwaschbarkeit
• Verträglichkeit an Haut und Schleimhäuten

Emulgatoren lassen sich nach ihrem Ladungszustand in ionische und nicht-ionische Tenside einteilen. Diese chemische Einteilung ist für die Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur wichtig, weil sich daraus Rückschlüsse auf Verträglichkeit und Kompatibilität ergeben.

Ionische Emulgatoren tragen eine elektrische Ladung und bilden in Wasser Ionen. Beispiele sind:

• anionische Emulgatoren wie Natriumcetylstearylsulfat oder Natriumdodecylsulfat
• kationische Tenside wie Benzalkoniumchlorid oder Cetylpyridiniumchlorid

Sie sind meist hoch wirksame O/W-Emulgatoren mit starker Grenzflächenaktivität. In der Emulsionen-Rezeptur können sie jedoch mit geladenen Wirkstoffen, Elektrolyten oder bestimmten Konservierungsmitteln wechselwirken.

Außerdem besteht ein höheres Risiko für Irritationen, vor allem bei geschädigter Haut oder Schleimhäuten. Daher werden sie in dermatologischen Emulsionen eher gezielt und mit Bedacht eingesetzt.

Nicht-ionische Emulgatoren tragen keine dauerhafte Ladung. Typische Vertreter bei der Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur sind:

• Partialester von Glycerol oder Sorbitan mit Fettsäuren (z. B. Glycerolmonostearat, Sorbitanmonostearat)
• Polysorbate (Polysorbat 20, 60, 80)
• macrogolisierte Fettsäureester und Macrogolglycerolester
• nichtionische emulgierende Alkohole

Sie gelten als milder und pH-unabhängiger als ionische Emulgatoren. Deshalb greifen viele Grundlagen, die bei der Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur genutzt werden, bevorzugt auf nichtionische Emulgatoren oder Emulgator-Komplexe zurück.

Amphotere Systeme
Amphotere Systeme wie Lecithin nehmen eine Zwischenstellung ein. Sie können je nach pH-Wert positiv oder negativ geladen vorliegen und sind vor allem in speziellen Emulsionen relevant, die seltener in der täglichen Arbeit vorkommen.

Für die Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur ist entscheidend, ob eine Öl-in-Wasser- (O/W) oder eine Wasser-in-Öl-Emulsion (W/O) geplant ist. Eine klassische Regel ist die sogenannte Bancroft-Regel:

Die Phase, in der sich der Emulgator besser löst, bildet die äußere Phase der Emulsion.

Das heißt: Emulgatoren mit überwiegend hydrophilem Charakter lösen sich gut in Wasser und begünstigen O/W-Emulsionen. Emulgatoren mit überwiegend lipophilem Charakter führen eher zu W/O-Systemen.

In der Rezeptur werden O/W-Emulsionen vor allem dort eingesetzt, wo ein leichtes, kühlendes und gut abwaschbares Produkt gewünscht ist. Zum Beispiel bei akuten, entzündlichen Dermatosen oder als Grundlage für Lotionen. W/O-Emulsionen eignen sich dagegen für stark fettreiche, schützende Zubereitungen mit okklusiver Wirkung. Die Wahl der Emulgatoren für die Rezeptur ist daher immer eng an den gewünschten Typ von Emulsion geknüpft.

Der HLB-Wert ist ein zentrales Hilfsmittel, wenn Emulsionen in der Rezeptur geplant und geeignete Emulgatoren ausgewählt werden sollen. Die Einteilung der Emulgatoren nach dem HLB-Konzept (hydrophilic-lipophilic balance) hilft, ihr Verhalten innerhalb der herzustellenden Emulsion besser einzuordnen. Der HLB- Wert beschreibt, wie stark ihr hydrophiler Anteil im Verhältnis zum lipophilen Anteil ausgeprägt ist. Auf einer Skala von 0 bis 20 stehen:

• niedrige HLB-Werte (ca. 3–8) für eher lipophile, W/O-orientierte Emulgatoren,
• höhere HLB-Werte (ca. 8–18) für hydrophile, O/W-orientierte Emulgatoren.

Für die Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur bedeutet das: Ein Emulgator mit niedrigem HLB Wert wird vorzugsweise W/O-Systeme stabilisieren, ein Emulgator mit hohem HLB Wert eignet sich eher für O/W-Emulsionen.

Zusätzlich gibt es für viele Öle einen HLB-Bereich, den das Emulgatorsystem aufweisen sollte, damit eine stabile O/W-Emulsion entsteht. In der Praxis stützt man sich hierbei häufig auf Tabellen und auf erprobte Grundlagen aus dem DAC/NRF. Sie berücksichtigen den passenden HLB-Wert bereits.

Emulgator-Gemische können gezielt so kombiniert werden, dass sich ein mittlerer HLB-Wert ergibt, der zu einer bestimmten Ölphase passt. Ein klassisches Beispiel ist die Kombination lipophiler Sorbitanester (Span^®) mit hydrophilen Polysorbaten (Tween^®).

In vielen Grundlagen werden keine Einzel-, sondern Komplexemulgatoren wie beispielsweise der emulgierende Cetylstearylalkohol (Typ A, Lanette^® N) genutzt. Dieser Emulgator kombiniert einen W/O-Emulgator (Fettalkohol) mit einem O/W-Emulgator (Cetylstearylsulfat-Natrium), damit ein widerstandsfähiger Film an der Grenzfläche gebildet werden kann.

Solche Komplexsysteme sorgen bei der Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur für stabile O/W-Cremes bereits bei niedriger Emulgator-Konzentration, ein gutes Hautgefühl und definierte Textur sowie für reproduzierbare Ergebnisse.

Quasi-Emulgatoren arbeiten etwas anders: Hier wird die äußere Phase so stark viskosiert – etwa durch Gelbildner oder Konsistenzgeber –, dass die Tröpfchen der inneren Phase auch ohne klassischen Tensid-Emulgator ausreichend stabil bleiben. Die Kühlsalbe DAB ist ein oft zitiertes Beispiel.

Ein Blick in die Tabellen für die Rezeptur des DAC/NRF zeigt, welche Emulgatoren sich in der Herstellung vonEmulsionen-Rezepturen bewährt haben:

• Lanette^® N (emulgierender Cetylstearylalkohol Typ A): O/W-Komplexemulgator mit mittlerem HLB-Wert. Typischer Bestandteil hydrophiler Cremes und Waschgrundlagen.
• Emulgierendes Glycerolmonostearat (Tegin^®): Nicht-ionischer Emulgator mit O/W-Charakter, zugleich Konsistenzgeber. Häufig Teil der Fettphase in Warmherstellungen.
• Polysorbate (Polysorbat 20, 60, 80): Stark hydrophile Emulgatoren mit hohem HLB-Wert. Eignen sich zur Emulgierung lipophiler Wirkstoffe und zur Solubilisierung von Vitaminen in wässrigen oder wasser-alkoholischen Systemen.
• Sorbitanester (Span^®-Typen): Lipophile W/O-Emulgatoren mit niedrigem HLB. Werden in W/O-Cremes eingesetzt oder mit Polysorbaten kombiniert, um den gewünschten HLB-Wert zu erreichen.
• Wollwachalkohole und Wollwachs: W/O-Emulgatoren mit hoher Wasseraufnahmefähigkeit. Wichtig für schützende, fettreiche Grundlagen bei der Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur.
• Poloxamer 407: Nichtionischer Emulgator mit hohem HLB-Wert und thermoreversibler Gelbildung. Thermoreversible Gele verhalten sich so, dass die Lösung im Kühlschrank dünnflüssig ist und sich gut abmessen und abfüllen lässt, bei Körpertemperatur (ca. 30–37 °C) gelartig/fest wird, auf der Haut oder Schleimhaut haften bleibt und beim anschließenden Abkühlen wieder flüssiger wird. Interessant für spezielle Dermatika, Wundgels und Zubereitungen für die Mundhöhle.

Diese Beispiele verdeutlichen, dass die Auswahl der Emulgatoren in der Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur nie isoliert erfolgen sollte.

Entscheidend ist immer das Zusammenspiel aus Emulgator, Ölphase, Wasserphase, pH-Wert, Elektrolyten und Herstellmethode. Und genau hier hilft derHLB-Wert als Orientierungsgröße.

Die verschiedenen Herstellungsmethoden von Emulsionen in der Rezeptur wirken immer auf das System aus Emulgator und HLB-Balance ein. Bei temperaturgeführten Verfahren werden Emulsionen häufig mit Emulgator-Komplexen hergestellt, die in der Fettphase schmelzen und beim Abkühlen einen tragfähigen Film ausbilden. Voraussetzungen sind:

• ein HLB- Wert, der zur Ölphase passt
• eine ausreichende Konzentration der Emulgatoren
• die passenden Rühr- und Abkühlbedingungen

Bei der kontinentalen Methode werden pulverförmige Emulgatoren (z. B. Gummi arabicum) zuerst mit der Ölphase verrieben, bevor die Wasserphase zugegeben wird. Hier muss der gewählte Emulgator die Primäremulsion stabilisieren können – ein falsch gewählter Emulgator mit unpassendem HLB-Wert lässt die Emulsion rasch brechen.

In der englischen Methode wird der Emulgator zunächst in der Wasserphase gelöst; die Ölphase wird dann unter Rühren eingearbeitet. Hydrophile Emulgatoren mit hohem HLB- Wert sind hierfür typischerweise geeignet.

Moderne Rührsysteme und Homogenisatoren verbessern zwar die Tröpfchenverteilung, können aber eine unpassende Kombination nicht ausgleichen.

Emulgatoren sind der Dreh- und Angelpunkt jeder Emulsions-Rezeptur. Sie entscheiden über Stabilität, Emulsionstyp, Hautgefühl und Verträglichkeit. Hier ist alles entscheidend: von der chemischen Einteilung über das HLB-Konzept bis zu den bewährten Systemen in DAC/NRF.

Für die praktische Arbeit in der Rezeptur lässt sich also festhalten:

• Zuerst den gewünschten Emulsionstyp und das Anwendungsgebiet festlegen
• Dann Emulgatoren auswählen, deren HLB-Wert zur Ölphase passt. Der HLB-Wert hilft dabei, die passende Kombination von Emulgatoren in der Rezeptur zu finden, um Stabilität und ein gutes Hautgefühl zu erreichen.
• Bewährte Grundlagen und Komplexemulgatoren aus DAC/NRF nutzen statt Emulgator-Systeme komplett neu zu erfinden
• Zum Schluss die Herstellmethode, Rührbedingungen und den pH-Bereich auf die in der Rezeptur genutzten Emulgatoren und Wirkstoffe abstimmen

So lassen sich Emulsionen in der Rezeptur gezielt planen und reproduzierbar herstellen – mit Emulgatoren, die technologisch und pharmakologisch überzeugen.

Quellen:
Iris Cutt: “Wurm: Galenische Übungen“, Govi, 20. überarbeitete Auflage 2019.
https://www.dac-nrf.de/
Claudia Peuke, Martina Dreeke-Ehrlich: „Rezeptur für die Kitteltasche: Leitlinien für die Herstellung“, Deutscher Apotheker Verlag, 4. Auflage 2013.
Andreas S. Ziegler: „Plausibilitäts-Check Rezeptur gemäß § 7 ApBetrO“, Deutscher Apotheker Verlag, 5., überarbeitete und erweiterte Auflage 2019.