Schonend verdichtet

Abb. 1 Die Fließfähigkeit eines Pulvers ist umso besser, je kleiner seine Schüttkegelhöhe bzw. sein Böschungswinkel ist; links schlechter fließfähiges, rechts gut fließfähiges Pulver mit Aerosil 200 VV Pharma

Aerosil 200 VV Pharma ist eine sehr reine, hochdisperse Kieselsäure für pharmazeutische Anwendungen. Das Produkt zeichnet sich durch eine hohe Stampfdichte von 120 g/l aus und erfüllt alle Anforderungen des Europäischen und Amerikanischen Arzneibuches (Ph. Eur. 2002 und USP25/NF20).

Zuverlässige und kostengünstige Produktionsverfahren sind heute ein absolutes Muss für die pharmazeutische In-dustrie. Hochdisperses Siliziumdioxid ist daher zu einem der wichtigsten pharmazeutischen Rohstoffe geworden. Beispielsweise erfordert die moderne Tabletten- und Kapselproduktion optimal fließfähige Ausgangsmaterialien. Als wirkungsvolles Fließregulierungsmittel dient Aerosil hochdisperses Siliziumdioxid.

Reduzierter Lageraufwand, einfache Handhabung und geringe Staubentwicklung sind zusätzliche Anforderungen, die ein zeitgemäßer pharmazeutischer Rohstoff erfüllen muss. Um dem gerecht zu werden, entwickelte Degussa speziell für die Pharmaindustrie ein hochverdichtetes, pyrogenes Siliziumdioxid: Aerosil 200 VV Pharma.

Wie alle Aerosil-Typen wird Aerosil 200 VV Pharma durch Hydrolyse von Chlorsilanen in der Knallgasflamme hergestellt (SiCl4 + 2 H2 + O2 Þ SiO2 + 4 HCl). Die verwendeten Rohstoffe sind ausschließlich chemischen Ursprungs und sehr rein. Das einzige Nebenprodukt des Aerosil-Prozess, Chlorwasserstoff, wird rezykliert und erneut für die Siliziumtetrachlorid-Synthese eingesetzt.

Traditionelle hochdisperse Kieselsäuren haben geringe Schütt- und Stampfdichten. Ihre Stampfdichte beträgt in der Regel nur 50 bis 60 g/l. Um die Handhabung von hochdispersen Kieselsäuren zu verbessern, entwickelte Degussa ein spezielles Verdichtungsverfahren. Mit der patentierten VV-Technologie wird Aerosil besonders homogen und schonend verdichtet.

Aerosil 200 VV Pharma ist ein weißes, feines, leichtes und amorphes Pulver, das aus im Mittel 12 bis 16 nm großen Primärteilchen besteht. Die Primärteilchen liegen nicht isoliert vor, sondern sind zu relativ stabilen Aggregaten verknüpft, die einige hundert Nanometer groß sein können. Die Aggregate wiederum bilden größere Agglomerate. Von etablierten hochdispersen Kieselsäuren unterscheidet sich Aerosil 200 VV Pharma durch seine hohe Stampfdichte von 120 g/l sowie festere und größere Sekundär-Agglomerate. Daraus ergeben sich bedeutende Handhabungs- und Anwendungsvorteile.

So entsteht bei der Verarbeitung von Aerosil 200 VV Pharma im Vergleich zu traditioneller hochdisperser Kieselsäure deutlich weniger Feinstaub. In der Regel kann daher die Absaugung und damit der Produktverlust reduziert werden. Der anschließende Reinigungsaufwand ist geringer. Außerdem kann das kompakte Aerosil 200 VV Pharma mit weniger Aufwand gelagert, gefördert und verarbeitet werden. Arbeitsschritte wie Abwiegen und Dosieren des Produktes sind einfacher. Damit das Produkt seine volle Wirksamkeit entfalten kann, ist es allerdings notwendig, seine Sekundär-Agglomerate ausreichend zu zerkleinern. Dies ist normalerweise problemlos möglich, beispielsweise indem die Aerosil 200 VV Pharma-haltige Mischung gesiebt wird.

Wie bei traditioneller hochdisperser Kieselsäure beruht die Wirkung von Aerosil 200 VV Pharma als pharmazeutischer Rohstoff im Wesentlichen auf drei Effekten:

? Umhüllung von Feststoffpartikeln mit einer Aerosil-Schicht, was die Adhäsionskräfte zwischen den Partikeln herabsetzt und/oder ein Verhaken durch Auffüllen von Unebenheiten vermeidet

? Gelbildung in Flüssigkeiten durch Ausbildung eines dreidimensionalen Netzwerkes aus Aerosil-Partikeln

? Adsorption bzw. Aufnahme von Stoffen an der Aerosil-Oberfläche bzw. in Zwischenkornvolumina.

Aerosil 200 VV Pharma eignet sich vor allem für feste Arzneiformen, beispielsweise Tabletten und Kapseln. Es dominiert also der erste Effekt.

Die Fließfähigkeit von Pulvern oder Granulaten wird bereits durch geringe Zusätze von Aerosil 200 VV Pharma wirkungsvoll verbessert (Abb.1). Da das Produkt leicht Feuchtigkeit adsorbiert, hält es auf diese Weise Pulver und Granulate bei Lagerung trocken und fließfähig. Zusätze zwischen 0,2 und 2 Gew.-% sind in den meisten Fällen völlig ausreichend. Die Effizienz von Aerosil 200 VV Pharma belegt Abbildung 2.

An Tabletten werden strenge Forderungen bezüglich der Gleichförmigkeit von Gewicht und Wirkstoffgehalt gestellt. Um die Variation des Tablettengewichts so gering wie möglich zu halten, müssen die Matrizen während des Tablettierprozesses mit dem jeweils gleichen Volumen an Tablettiergut befüllt werden. Ungleichmäßiger Fluss, Brücken- und Hohlraumbildung auf dem Weg vom Vorlagebehälter bis zur Matrize müssen vermieden werden. Schwankungen des Wirkstoffgehaltes können auftreten, wenn sich die Bestandteile einer Pulvermischung trennen. Aerosil 200 VV Pharma verbessert ? wie bereits ausgeführt ? wesentlich das Fließverhalten von Pulvermischungen und verhindert die Separation einzelner Bestandteile. Im Allgemeinen sind dabei Zusätze von 0,2 bis 1,0 Gew.-% ausreichend.

Optimale Fließ- und Packungseigenschaften sind auch die Voraussetzung für eine effiziente Vorverdichtung und Kompaktierung des Tablettiergutes. Auf diese Weise verbessert Aerosil 200 VV Pharma wesentlich die mechanische Stabilität, d. h. Bruchhärte und Abrieb, von Tabletten (Abb. 3). Dabei ist es wiederum den traditionellen hochdispersen Kieselsäuren in vielen Fällen überlegen. Darüber hinaus beschleunigt Aerosil 200 VV Pharma in vielen Formulierungen den Tablettenzerfall bzw. die Wirkungsstofffreisetzung. Dabei wirkt es als Docht und zieht das Wasser ? beispielsweise aus der Verdauungsflüssigkeit ? in das Tabletteninnere. Von Aerosil 200 VV Pharma umhüllte Tablettenbestandteile werden außerdem leichter benetzt und quellen schneller (Zerfallsbeschleuniger) bzw. gehen rascher in Lösung (Wirkstoff). Auf diese Weise gleicht Aerosil 200 VV Pharma die hydrophobe Wirkung von Magnesiumstearat aus.

Aerosil 200 VV Pharma gewährleistet auch bei der Herstellung von Kapseln eine hohe Dosiergenauigkeit und einheitliche Wirkstoffverteilung. Außerdem lässt sich damit die Schütt- und Stampfdichte einer Pulvermischung und damit das Kapselgewicht erhöhen bzw. das Kapselvolumen reduzieren (Abb. 4).

Darüber hinaus eignet sich Aerosil 200 VV Pharma zur Herstellung von Dragées, als Träger für flüssige oder pastöse Wirkstoffe, zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit schwerlöslicher Wirkstoffe sowie als wirkungsvoller Hilfsstoff beim Mahlen, Sieben oder Sichten.

Für die genannten Anwendungen wird Aerosil 200 VV Pharma in der Regel in Konzentrationen zwischen 0,2 und 2,0 Gew.-% eingesetzt. Die optimale Menge muss jedoch für jede Anwendung separat ermittelt werden. Geeignete Mischer zur Herstellung von Pulvermischungen sind Freifall-, Paddel- oder Pflugscharmischer. Bei Mischern, die nur geringe Scherkräfte ausüben, und/oder weichen bzw. sehr feinteiligen Ausgangsmaterialien ist es empfehlenswert, zunächst eine Vormischung mit Aerosil 200 VV Pharma herzustellen und diese zu sieben. Auf diese Weise werden die Agglomerate des Aerosil 200 VV Pharma wirkungsvoll zerkleinert. Auf der anderen Seite gilt es zu hohe Scherkräfte zu vermeiden, da sonst die Fließfähigkeit wieder abnimmt. Bei Verwendung von Magnesiumstearat kann es vorteilhaft sein, erst Aerosil 200 VV Pharma mit den übrigen Bestandteilen intensiv zu mischen und anschließend das Magnesiumstearat kurz unterzumischen.

In Granulationsverfahren kann die Kieselsäure der inneren und/oder der äußeren Phase zugesetzt werden.

Steffen Hasenzahl, Margarete Drechsler, Michael Hirschhäuser, Andrea Tietze