HILFSSTOFFE MIT FUNKTION: VISKOSITÄTSERHÖHER, GELBILDNER, PH-KORRIGENZIEN, PUFFER

In Teil 1 dieser Artikelserie zu Hilfsstoffen ging es um Lösungsvermittler, Konservierungsmittel und Antioxidanzien. Teil 3 wird mit Feuchthaltemitteln, Süßungsmitteln und Aromastoffen schließen.

Hier und heute widmen wir uns weiteren zentralen Gruppen von Hilfsstoffen, die die physikalische und chemische Beschaffenheit von Rezepturen maßgeblich beeinflussen: Viskositätserhöher, Gelbildner, pH-Korrigenzien und Puffersysteme. All diese Hilfsstoffe sorgen dafür, dass eine Rezepturzubereitung im Gleichgewicht bleibt – sei es durch standfeste Konsistenz, angenehme Applikation oder chemische Stabilität.

Ob in Suspensionen, Emulsionen, Augentropfen oder Gelen: Viskositätserhöher spielen eine zentrale Rolle bei der Stabilisierung wässriger Zubereitungen. Diese Hilfsstoffe unterstützen dabei, das Sedimentationsverhalten von Wirkstoffen zu kontrollieren, die Haftung an Schleimhäuten zu verbessern und die Anwendung für die Kund*innen angenehmer zu gestalten.

Ein typisches Beispiel für den Einsatz von Viskositätserhöhern sind Augentropfen. Die Tränenflüssigkeit ist viskoser als Wasser – aus gutem Grund: Sie soll das Auge lange benetzen, langsam abfließen und durch einen Lipidfilm vor Verdunstung geschützt sein. Um das mit Arzneiformen zu imitieren, nutzt man gezielt Viskositätserhöher wie zum Beispiel:

• Cellulose-Derivate
• Hyaluronsäure
• Polyvinylpyrrolidon (PVP)

Diese Hilfsstoffe müssen reizfrei, klar löslich und physiologisch unbedenklich sein – und dürfen die feinen Tränenkanäle nicht verstopfen. Viele dieser zugesetzten Hilfsstoffe erzeugen ein quasiviskoses Fließverhalten: Beim Lidschlag wird die Flüssigkeit dünnflüssiger, im Ruhezustand (bei geschlossenem Auge) wieder dickflüssiger – optimal für die lokale Wirkung.

Auch in Suspensionen helfen Viskositätserhöher, die Wirkstoffverteilung zu stabilisieren. Sie bremsen die Sedimentation, verhindern, dass die Zubereitung sich entmischt, und verbessern die Dosiergenauigkeit. Wichtig ist die richtige Wahl der Hilfsstoffe – unter Berücksichtigung von pH-Wert, Ionenstärke, Applikationsart und möglicher Inkompatibilitäten. Typische Vertreter der Viskositätserhöher bei Suspensionen sind:

• Arabisches Gummi
• Bentonit
• Hydroxyethylcellulose
• Tragant

Dabei ist das richtige Handling der Hilfsstoffe entscheidend: Manche Viskositätserhöher werden aufgestreut, andere müssen zuvor mit Glycerol oder Propylenglycol angerieben werden, um Klümpchen zu vermeiden.

In Emulsionen leisten Viskositätserhöher ebenfalls wertvolle Dienste. Die Hilfsstoffe verbessern die physikalische Stabilität, indem sie die Bewegung der Öltröpfchen in der wässrigen Phase verlangsamen. So wird das Entmischen der Phasen (z. B. durch Aufrahmen oder Sedimentation) effektiv reduziert.

Gleichzeitig verbessern Viskositätserhöher das Auftragsverhalten: Die Emulsion bleibt an Ort und Stelle, lässt sich gut verstreichen und vermittelt ein angenehmes Hautgefühl. Besonders in O/W-Emulsionen (Öl-in-Wasser) erhöhen Viskositätserhöher die physikalische Stabilität. Die Hilfsstoffe verbessern die Verteilbarkeit auf der Haut. In W/O-Emulsionen (Wasser-in-Öl) hingegen tragen sie vor allem zur inneren Viskosität bei und beeinflussen so das Fließverhalten. Typische Vertreter in Emulsionen sind:

• Xanthan: Gut verträglich, auch für sensitive Haut geeignet
• Carbomere: Hohe Viskosität schon bei niedriger Einsatzkonzentration
• Glycerolmonostearat: Konsistenzgeber mit emulgierender Wirkung

Die Kombination aus Emulgator und Viskositätserhöher entscheidet maßgeblich über die Stabilität und Anwendungsfreundlichkeit der fertigen Emulsion – ein echtes Zusammenspiel galenischer Hilfsstoffe.

Ob ein Hilfsstoff ein Viskositätserhöher oder eher ein Gelbildner ist, hat vor allem mit der galenischen Grundlage zu tun. Viele Substanzen, die in niedriger Konzentration für mehr Zähigkeit sorgen, können bei höherem Einsatz stabile Gele bilden. Diese halbfesten Arzneiformen wirken leicht kühlend und angenehm in der Anwendung. Die Gelbildner helfen dabei, Wirkstoffe lokal zu fixieren – und das bei hohem Wasseranteil der Grundlage.

Gelbildner sind als Hilfsstoffe wahre Multitalente in der Rezeptur – ob für Dermatika, Vaginalzubereitungen oder Augentropfen. Für jede Anwendung gibt es passende Gelbildner – abhängig von Applikationsort, pH-Wert und gewünschter Konsistenz. Gele werden je nach verwendeter Grundlage und Gelbildner eingeteilt in:

• Hydrogele: wasserbasiert (z. B. mit Carbomer, Celluloseethern, Poloxamer)
• Oleogele: fettbasiert (z. B. mit Aluminiumstearat)
• Emulgele: Kombination aus Emulsion und Gel (z. B. O/W-Emulsion mit Carbomer)

Jeder Gelbildner verlangt eigene Verarbeitungstechniken. Während manche der Hilfsstoffe direkt eingerührt werden, brauchen andere ein vorheriges Quellen oder eine Neutralisation. Fehler bei der Verarbeitung führen zu Klümpchenbildung oder instabilen Gelen – also lieber langsam, sorgfältig und mit viel Rühren arbeiten.

• Carbomer: Hohe Viskosität bei niedriger Konzentration. pH-abhängig – quillt erst in neutraler oder leicht basischer Grundlage, der zu diesem Zweck z. B. NaOH- Lösung oder Trometamol zugegeben wird.
• Hydroxyethylcellulose: Weich und stabil, unkompliziert in der Anwendung – quillt einfach in Wasser. Wird aufgestreut oder angerieben, keine Neutralisation nötig.
• Aluminiumstearat: Für Oleogele auf Fettbasis

Nicht nur die Konsistenz, auch die Chemie zählt: Der pH-Wert einer Zubereitung beeinflusst Stabilität, Verträglichkeit und Wirksamkeit. Ist er nicht passend, können Wirkstoffe zerfallen oder die Haut der Kund*innen reizen. Hier kommen pH-Korrigenzien ins Spiel – Hilfsstoffe zur gezielten Einstellung des sauren oder basischen Charakters.

Bei der Auswahl gilt: Die Applikationsform gibt die Richtung vor. So ist etwa Natriumtetraborat-Decahydrat nur für Augentropfen geeignet. Zudem sind der pK_a-Wert, die Azidität und die gewünschte Pufferkapazität zu berücksichtigen. In der Regel kommen Stammlösungen als Hilfsstoffe zum Einsatz, um präziser dosieren zu können.

Einige pH-Korrigenzien wirken auch als Puffersubstanzen – mit dem Vorteil stabiler Werte, aber auch dem Risiko einer zu starken Beeinflussung körpereigener Systeme. Besonders bei sensiblen Anwendungen, etwa am Auge, kann das problematisch sein. Daher: Nicht jeder Zusatz von pH-Korrigenzien ist gleich ein Vorteil.

Viele Wirkstoffe und Hilfsstoffe sind selbst pH-aktiv. Das macht die Einstellung des Zielwertes oft unvorhersehbar – eine Inprozessprüfung (idealerweise mit pH-Meter) ist daher empfehlenswert. Besonders bei Emulsionen und Cremes reicht pH-Papier häufig nicht aus. Hier ist es sinnvoll, je nach Konsistenz der Grundlage diese zuvor im Verhältnis 1:10 mit destilliertem Wasser zu vermischen, bevor der pH-Wert gemessen wird.

Typische pH-Korrigenzien als Hilfsstoffe sind:

• Salzsäure (1 %): stark sauer, geringe Pufferkapazität
• Phosphorsäure: Für Externa und saure Lösungen
• Citronensäure + Natriumcitrat: Citratpuffer für Glucocorticoide
• Milchsäure + Natriumlactat: Für leicht saure Cremes
• Natriumhydroxid: Zur Neutralisation starker Säuren
• Trometamol (TRIS): Basischer Puffer, auch für Augentropfen geeignet

Wer den pH näherungsweise berechnen möchte, kann sich mit den Formeln auf Basis von pK_a und Konzentration behelfen – doch am Ende zählt die Messung im Herstellungsprozess.

Wenn der pH-Wert nicht nur eingestellt, sondern langfristig stabil gehalten werden soll, braucht es Puffersysteme als Hilfsstoffe. Sie fangen zusätzlich eingetragene H⁺- oder OH⁻-Ionen ab – zum Beispiel bei längerer Lagerung, Hautkontakt oder Temperaturschwankungen.

Puffersysteme sind immer dann gefragt, wenn es um wässrige Rezepturen wie Lösungen, Emulsionen oder Gele geht. Also überall dort, wo ein stabiler pH-Wert entscheidend für die Qualität der Zubereitung ist.

Puffersysteme schützen empfindliche Wirkstoffe vor hydrolytischem Abbau, wie es etwa bei Erythromycin der Fall ist. Gleichzeitig helfen diese Hilfsstoffe, das Ausfallen schwer löslicher Substanzen zu verhindern, etwa bei Clioquinol. Nicht zuletzt tragen sie zur Verträglichkeit auf Haut und Schleimhäuten bei, indem sie extreme pH-Bereiche vermeiden und damit Irritationen vorbeugen.

Unsere Körperflüssigkeiten wie Tränen, Blut und Gewebswasser haben eigene Puffersysteme. Eine externe Pufferung ist daher nicht immer notwendig – oder sogar kontraproduktiv. Vor allem bei Augentropfen kann ein fremder Puffer den natürlichen Ausgleich stören und zu Irritationen führen. Also: in der Rezeptur nur puffern, wenn es diese Hilfsstoffe wirklich nötig sind.

Puffersysteme bestehen meist aus einer Kombination einer schwachen Säure mit dem Salz dieser Säure – ein chemisches Gleichgewicht, das den pH-Wert stabil hält – zum Beispiel Essigsäure mit Natriumacetat.

Gängige Puffersysteme als Hilfsstoffe:

• Citratpuffer: Citronensäure + Natriumcitrat, z. B. bei Corticoid-Rezepturen (NRF 11.37)
• Lactatpuffer: Milchsäure + Natriumlactat, z. B. bei Vaginalgelen (NRF 25.3)
• Acetatpuffer: Essigsäure + Natriumacetat, vielseitig einsetzbar
• Phosphatpuffer: NaH₂PO₄ + Na₂HPO₄ – für basische Anwendungen
• Phosphat-Citrat-Puffer: z. B. bei Metronidazol-Zubereitungen

Als Faustregel gilt: Etwa fünf Prozent Pufferlösung bezogen auf die Gesamtmasse reichen für eine dreimonatige Stabilität.

Etwa fünf Prozent Pufferlösung bezogen auf die Gesamtmasse reichen für eine dreimonatige Stabilität.

Wenn Sie ein Puffersystem als Hilfsstoff auf Vorrat herstellen, dann konservieren Sie es mit 20 Prozent Propylenglycol und verwenden es innerhalb von drei Monaten. Wichtig: Erstellen Sie ein Defekturprotokoll mit allen verwendeten Chargen und vergeben Sie eine eigene Charge für Ihr hergestelltes Puffersystem – so bleiben Sie dokumentationssicher.

Viskositätserhöher, Gelbildner, pH-Korrigenzien und Puffersysteme – diese Hilfsstoffe wirken nicht isoliert, sondern greifen wie Zahnräder ineinander. Wer in der Rezeptur arbeitet, sollte daher immer das gesamte galenische Gefüge im Blick behalten. Oft ist es gerade das Zusammenspiel der Hilfsstoffe, das über Konsistenz, Stabilität und letztlich auch über die Wirksamkeit der Zubereitung entscheidet.

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.