EMULSIONEN IN DER REZEPTUR: METHODEN ZUR HERSTELLUNG

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.

In diesem zweiten Teil rückt die Praxis in den Mittelpunkt: Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur, die zur Verfügung stehenden Methoden und die passenden Geräte. Außerdem werden typische In-Prozess-Kontrollen und Fehlerquellen beschrieben, die darüber entscheiden, ob eine Emulsionen-Rezeptur stabil und alltagstauglich ist. Teil 3 wird sich um die verschiedenen Emulgatoren drehen.

Bevor die eigentliche Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur beginnt, steht immer die Plausibilitätsprüfung. Dabei wird unter anderem geprüft,

• ob der vorgesehene Wirkstoff zu einer Emulsion passt,
• ob der gewählte Emulsionstyp sinnvoll ist,
• ob bekannte Inkompatibilitäten mit Grundlage oder Hilfsstoffen vorliegen.

Grundlage hierfür sind DAC/NRF, Kommentarwerke zur Rezeptur und interne Arbeitsanweisungen. Erst wenn diese Vorfragen geklärt sind, entscheidet man sich für eine Methode zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur.

Für jede Emulsionen-Rezeptur muss außerdem sichergestellt sein, dass alle Ausgangsstoffe ordnungsgemäß geprüft und freigegeben wurden, eine passende Herstellungsanweisung vorliegt oder erstellt wurde und geeignete Abgabegefäße zur Verfügung stehen. Zum Beispiel Weithalsgläser mit Spatel, Dosierspender oder Quetschflaschen.

Da Emulsionen physikalisch und mikrobiell nur begrenzt stabil sind, wird schon im Vorfeld eine realistische Aufbrauchfrist festgelegt. Sie orientiert sich an der chemischen und physikalischen Stabilität der Bestandteile, an den darreichungsformspezifischen Richtwerten des DAC/NRF und an der gewählten Emulsionen-Rezeptur-Methode.

In der Praxis berücksichtigt man zudem, dass flüssige und dünnflüssige Emulsionen vor Gebrauch meist geschüttelt werden sollen. Das Abgabegefäß wird daher häufig nur zu etwa drei Vierteln gefüllt.

Für die Herstellung von Emulsionen braucht es zunächst eine Basisausstattung, die in jeder Rezeptur vorhanden sein sollte. Je nach gewünschtem Standardisierungsgrad und Komplexität der Methode zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur können weitere Geräte hinzukommen.

Typische Ausstattung:

• Reibschale und Pistill (Porzellan- oder Fantaschale; in transparenten Schalen lassen sich Klümpchen besonders gut erkennen) zum Anreiben von Emulgatoren und zum Ansetzen von Primäremulsionen
• Wasserbad oder Heizplatte mit Wassergefäß, um Fett- und Wasserphase auf vergleichbare Temperaturen zu bringen – unabhängig davon, welche Emulsionen-Rezeptur-Methode später verwendet wird
• Thermometer zur Kontrolle der Phasentemperaturen
• Rührgeräte wie Magnetrührer, vor allem für größere Ansatzmengen
• pH-Meter zur Bestimmung des pH-Werts bei pH-sensitiven Wirkstoffen oder Zubereitungen für empfindliche Anwendungsgebiete – ein wichtiger Schritt in der qualitätsgesicherten Emulsionen-Rezeptur-Herstellung
• Automatische Rührsysteme (z. B. Topitec^®, Unguator^®), bei denen direkt im Rühr- oder Abgabegefäß eingewogen und maschinell vermischt wird
• Homogenisatoren oder kleinere Ultraschallgeräte, wenn eine besonders feine Tröpfchengröße und damit bessere physikalische Stabilität der Emulsionen-Rezeptur angestrebt wird

In vielen Fällen reichen Reibschale, Wasserbad und ein einfaches Rührsystem für die Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur aus. Aufwendigere Geräte kommen vor allem dann ins Spiel, wenn komplexere Methoden zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur angewendet werden. Oder wenn sehr anspruchsvolle Zubereitungen hergestellt werden sollen.

Für halbfeste Emulsionen wie Cremes und Lotionen ist die temperaturgeführte Herstellung die klassische Emulsions-Rezeptur-Methode. Fett- und Wasserphase werden getrennt vorbereitet und erst anschließend zusammengeführt.

Lipophile Bestandteile der Grundlage (Fette, Öle, Wachsanteile) und fettlösliche Emulgatoren werden in einem hitzebeständigen Gefäß im Wasserbad vollständig geschmolzen. Die Temperatur richtet sich nach den Schmelzpunkten der Komponenten, häufig liegt sie im Bereich um 60 Grad Celsius. Eine saubere Temperaturführung ist für die Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur an dieser Stelle entscheidend.

Wasser und wasserlösliche Bestandteile – etwa hydrophile Emulgatoren, Puffer, Konservierungsmittel und gegebenenfalls gelöste Wirkstoffe – werden in einem zweiten Gefäß auf eine ähnliche Temperatur gebracht. Beide Phasen sollten beim Zusammenführen möglichst die gleiche Temperatur aufweisen. Das vermeidet Phaseninstabilitäten – egal, ob später eine O/W- oder W/O-Emulsion entsteht.

Bei dieser Methode zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur wird die innere Phase unter Rühren in die äußere eingearbeitet. Bei O/W-Emulsionen wird also die Fettphase portionsweise in die Wasserphase gegeben, bei W/O-Emulsionen entsprechend das Wasser in die Fettphase. Während des Rührens bildet sich die Grundstruktur der Emulsion aus.

Nach dem Zusammenführen wird die Emulsion weiter gerührt und kontrolliert abgekühlt, damit sich ein feines und gleichmäßiges Tröpfchensystem ausbilden kann. Verdunstete Wasseranteile werden am Ende der Herstellung – nach dem Abkühlen – ergänzt, damit Zusammensetzung und Viskosität der Emulsions-Rezeptur stimmen.

Hitzeempfindliche Wirkstoffe, Aromen oder bestimmte Hilfsstoffe werden erst bei niedrigeren Temperaturen eingearbeitet, wenn die Emulsion bereits ihre Konsistenz ausgebildet hat. Andernfalls drohen Zersetzung oder Wirkstoffverluste. Ein Punkt, der bei allen Methoden zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur berücksichtigt werden muss.

Die temperaturgeführte Herstellungsweise eignet sich besonders, wenn

• die Fettphase feste Lipidanteile enthält (Wachse, gehärtete Fette, Cetylstearylalkohol, Glycerylmonostearat),
• ein definierter Schmelz- und Abkühlverlauf für Textur und Hautgefühl wichtig ist,
• klassische Creme- oder Lotiongrundlagen verarbeitet werden.

Nicht jede Grundlage verträgt allerdings ein Erwärmen. Manche W/O-Grundlagen oder Systeme mit empfindlichen Gelbildnern verlieren bei zu hoher Temperatur ihre Struktur. In solchen Fällen greift man in der Rezeptur auf sogenannte kalte Methoden zur Herstellung von Emulsionen zurück.

Die kontinentale Methode ist eine der klassischen Methoden zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur bei Raumtemperatur. Sie eignet sich besonders für Emulsionen mit höherem Ölanteil.

Dabei werden Öl und ein pulverförmiger Emulgator, klassisch Gummi arabicum, zunächst innig in der Reibschale miteinander verrieben. Anschließend wird Wasser portionsweise zugegeben, bis eine viskose, homogene Primäremulsion entstanden ist. Diese wird danach mit der restlichen Wasserphase und weiteren Zusätzen auf das Endvolumen gebracht.

Die kontinentale Methode bietet sich vor allem an, wenn

• ein pulverförmiger Emulgator eingesetzt wird, der sich gut in der Ölphase verteilen lässt (z. B. Gummi arabicum, Tragant),
• ein relativ hoher Ölanteil vorliegt und eine robuste Primäremulsion benötigt wird,
• eine eher flüssige Emulsion (zum Einnehmen oder als dünnflüssige Lotion) hergestellt werden soll,
• gezielt ohne Erwärmen gearbeitet werden soll.

Damit ist die kontinentale Methode ein gutes Beispiel dafür, wie sich Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur und schonende Verarbeitung hitzeempfindlicher Wirkstoffe kombinieren lassen.

Die englische Methode ist ebenfalls eine wichtige Emulsions-Rezeptur-Methode und geht von der Wasserphase aus. Hier wird der Emulgator zunächst in der Wasserphase gelöst oder fein dispergiert. Anschließend wird die Ölphase langsam und unter kräftigem Rühren zugesetzt, bis eine homogene Emulsion entsteht. Die englische Methode eignet sich insbesondere für O/W-Emulsionen mit überwiegend wässriger äußerer Phase.

Typische Einsatzsituationen:

• Es wird ein wasserlöslicher oder stark hydrophiler Emulgator verwendet.
• Es soll sicher eine O/W-Emulsion entstehen.
• Die Emulsion soll niedrig bis mittel viskos sein.
• Es sind keine festen, zu schmelzenden Lipidkomponenten in der Grundlage enthalten.

Gerade für die Herstellung flüssiger Emulsionen in der Rezeptur – etwa dermatologische Lotionen oder Emulsionen zum Einnehmen – ist die englische Methode bei Raumtemperatur gut kontrollierbar.

Die sogenannte Flaschenmethode oder Schüttelmethode ist eine pragmatische, vereinfachte Methode zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur. Ölphase, Wasserphase und Emulgator werden in ein ausreichend großes Flaschengefäß eingewogen oder eingemessen und anschließend durch kräftiges Schütteln emulgiert. Voraussetzung ist, dass sich der Emulgator in einer der Phasen gut verteilt und das System insgesamt ausreichend robust ist.

Die Flaschenmethode bietet sich an, wenn

• eine dünnflüssige Emulsion hergestellt wird,
• das Emulgatorsystem technologisch relativ unempfindlich ist,
• kleinere Mengen für kurzen Gebrauch vorgesehen sind,
• aus praktischen Gründen auf Reibschale oder elektrisches Rührwerk verzichtet werden soll.

Für höher viskose Emulsionen, komplexe Emulgatorsysteme oder Emulsionen mit hohem Ölanteil ist diese Methode zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur weniger geeignet. Hier sind kontinentale, englische oder temperaturgeführte Verfahren in der Regel deutlich stabiler.

In vielen Apotheken kommen inzwischen halb- oder vollautomatische Rührsysteme zum Einsatz. Sie ergänzen die klassischen Methoden zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur und erhöhen die Reproduzierbarkeit.

Die Ausgangsstoffe werden direkt in das Rührgefäß – oft identisch mit dem späteren Abgabegefäß – eingewogen und anschließend über definierte Rührprogramme verarbeitet. Wechselnde Drehrichtungen, Drehzahlprofile und Rührzeiten sorgen für eine gute Durchmischung und gleichmäßige Tröpfchenverteilung. Die fertige Emulsion kann meist ohne Umfüllen abgegeben werden.

Zusätzlich kann eine Homogenisierung sinnvoll sein, wenn eine besonders feine Tröpfchengröße gewünscht wird. In der Industrie kommen Hochdruckhomogenisatoren zum Einsatz, in der Rezeptur eher kleinere Ultraschall- oder Rotor-Stator-Systeme. Sie erzeugen hohe Scherkräfte, verkleinern die Tröpfchen der inneren Phase und verbessern so die physikalische Stabilität der Emulsions-Rezeptur.

Trotz moderner Technik bleibt die galenische Planung entscheidend: Die Wahl der Emulsions-Rezeptur-Methode, die Auswahl der Emulgatoren, die Temperaturführung und die Reihenfolge der Arbeitsschritte müssen weiterhin sorgfältig abgestimmt werden.

Unabhängig davon, welche Methode zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur Sie wählen, sollten Sie während und nach der Herstellung einfache In-Prozess-Kontrollen durchführen.

Klassisch ist die Verdünnungsprobe: Eine kleine Menge Emulsion wird mit Wasser verdünnt. Lässt sie sich gut dispergieren, spricht dies für eine O/W-Emulsion; lässt sie sich nur schlecht verteilen, liegt eher eine W/O-Emulsion vor. Zusätzlich werden Homogenität, das Fehlen freier Ölanteile auf der Oberfläche („Fettaugen“), eine gleichmäßige Konsistenz und ein einheitliches, milchiges Erscheinungsbild beurteilt.

Bei Emulsionen für empfindliche Anwendungsgebiete – etwa an Schleimhäuten oder bei pH-sensitiven Wirkstoffen – empfiehlt sich eine pH-Bestimmung mit dem pH-Meter. Bei sehr viskosen Zubereitungen kann dazu eine Verdünnung mit gereinigtem Wasser (z. B. 1:10) notwendig sein.

Gerade bei höher dosierten Wirkstoffen sollte außerdem geprüft werden, ob der Wirkstoff gleichmäßig verteilt ist und keine Entmischung in der Emulsions-Rezeptur auftritt.

Dass eine Emulsion „bricht“, dass also Wasser- und Fettphase sich trennen, ist eine der typischen Störungen bei dieser Arzneiform. Die Ursachen liegen oft in Details der Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur.

• Ungenügende Temperaturangleichung: Werden Fett- und Wasserphase mit deutlich unterschiedlichen Temperaturen zusammengeführt, kann dies zu einer instabilen Tröpfchenverteilung und späterem Phasenbruch führen.
• Falsche Zugabereihenfolge: Wird die innere Phase zu schnell oder in zu großen Portionen eingearbeitet oder ist der Emulgator nicht richtig vorverteilt, kann sich keine stabile Emulsionsstruktur aufbauen.
• Ungeeignete oder falsch dosierte Emulgatoren: Zu wenig Emulgator führt zu Lücken im Emulgatorfilm, zu viel kann die Emulsionsbildung stören.
• Ungünstiges Phasenverhältnis: Ein zu hoher Anteil der inneren Phase kann die Struktur überlasten, ein zu niedriger Anteil die gewünschte Konsistenz der Emulsionen-Rezeptur beeinträchtigen.
• Fehler bei Rührzeit und Scherung: Zu kurze Rührzeiten oder unpassende Rührgeschwindigkeiten verhindern eine ausreichende Zerteilung der inneren Phase; zu starke Scherkräfte können empfindliche Systeme destabilisieren.

Viele dieser Probleme lassen sich vermeiden, wenn bei der Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur auf validierte Rezepturen (z. B. aus DAC/NRF) zurückgegriffen und die dortigen Hinweise zur Emulsionen-Rezeptur-Methode konsequent umgesetzt werden. Spontane Änderungen bei Emulgatorwahl, Phasenverhältnissen oder Temperaturführung sollten immer kritisch hinterfragt werden.

Ob mit klassischer Warmherstellung, kontinentaler oder englischer Methode, Flaschenmethode oder modernem Rührsystem: Die Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur lebt vom Zusammenspiel aus geeigneter Grundlage, passender Herstellung mit geeigneter Methode und sorgfältiger Verarbeitung. Wer die physikalischen Grundlagen aus dem ersten Teil dieser Artikel-Miniserie zu Emulsionen im Hinterkopf behält, kann die praktische Arbeit in der Rezeptur gezielt planen und standardisieren.

Im nächsten Teil der Reihe können dann die Emulgatoren selbst in den Mittelpunkt rücken – mit ihrer Einteilung in ionische und nicht-ionische Systeme, dem HLB-Konzept, Komplexemulgatoren, Quasiemulgatoren und der Frage, welcher Emulgator sich für welchen Emulsionstyp und welche Methode zur Herstellung von Emulsionen in der Rezeptur am besten eignet.

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.