Polyethylenglykol (PEG) Als pharmazeutischer Hilfsstoff findet er aufgrund seiner guten Biokompatibilität, Wasserlöslichkeit und einstellbaren physikochemischen Eigenschaften breite Anwendung in der Arzneimittelentwicklung und -produktion. Seine Kernfunktionen umfassen die Verbesserung der Arzneimittelwirkung, die Optimierung der Formulierungsqualität und die Steigerung der therapeutischen Wirksamkeit, die sich in folgende Bereiche unterteilen lassen:
I. Verbesserung der physikochemischen Eigenschaften von Arzneimitteln und Erhöhung der Anwendbarkeit von Formulierungen
(I) Erhöhung der Löslichkeit und Auflösung des Arzneimittels
Manche Arzneistoffe weisen eine geringe Wasserlöslichkeit auf, was nach oraler Einnahme zu einer langsamen Auflösung, niedriger Bioverfügbarkeit und Schwierigkeiten beim Erreichen wirksamer therapeutischer Konzentrationen führt. PEG kann die Wasserlöslichkeit eines Arzneistoffs verbessern, indem es Wasserstoffbrückenbindungen mit den Arzneistoffmolekülen ausbildet, diese einkapselt oder die Kristallstruktur des Arzneistoffs verändert. Gleichzeitig fördert seine gute Wasserlöslichkeit eine gleichmäßige Verteilung des Arzneistoffs in der Formulierung und beschleunigt dessen Auflösung, wodurch der Arzneistoff besser vom Körper aufgenommen wird. Dies eignet sich zur Solubilisierung und Unterstützung der Auflösung schwerlöslicher Arzneistoffe in oralen festen Darreichungsformen (z. B. Tabletten, Kapseln).
(II) Verbesserung der Arzneimittelstabilität
Arzneimittel sind während der Lagerung oder Zubereitung aufgrund von Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit und Licht anfällig für Abbau, Oxidation oder polymorphe Umwandlung, was zu verminderter Wirksamkeit oder Verunreinigungsbildung führen kann. PEG kann einen Schutzfilm auf der Oberfläche von Arzneimittelmolekülen bilden und diese so vor Umwelteinflüssen schützen. Gleichzeitig kann seine Molekularstruktur das Kristallwachstum oder die polymorphe Umwandlung des Arzneimittels hemmen und dessen stabile Form erhalten. Darüber hinaus kann PEG in flüssigen Formulierungen als Stabilisator wirken und die Agglomeration oder Ausfällung von Arzneimittelpartikeln verhindern, wodurch die Stabilität der Formulierung während der gesamten Haltbarkeitsdauer gewährleistet wird.
II. Optimierung der Formulierungsleistung zur Erfüllung unterschiedlicher Verabreichungsanforderungen
(I) Modifizierung der Formbarkeit und der mechanischen Eigenschaften fester Darreichungsformen
Bei der Herstellung oraler fester Arzneiformen (z. B. Tabletten, Granulate) kann PEG als Bindemittel oder Gleitmittel dienen. Als Bindemittel verbessert es den Zusammenhalt der Arzneistoffpulver, was zu Granulaten mit guter Fließfähigkeit und Kompressibilität führt und die Tablettenherstellung erleichtert sowie Probleme wie Tablettendeckelbildung oder Schichtbildung reduziert. Als Gleitmittel verringert es die Reibung zwischen den Arzneistoffpartikeln und der Matrize sowie die innere Reibung innerhalb der Granulate. Dies verbessert die Oberflächenglätte der Tabletten, minimiert das Anhaften während der Kompression und erhöht die Produktionseffizienz.
(II) Verbesserung der Textur und des Benutzererlebnisses von halbfesten Formulierungen
In halbfesten Formulierungen wie Salben, Cremes und Gelen kann PEG als Basis oder Verdickungsmittel dienen. Als Basis vermischt es sich gleichmäßig mit anderen Hilfsstoffen (z. B. Ölen, Wirkstoffen) und bildet eine geschmeidige, stabile Salbe oder ein Gel mit guter Streichfähigkeit für ein gleichmäßiges Auftragen auf Haut oder Schleimhäuten. Als Verdickungsmittel reguliert es die Viskosität der Formulierung, verhindert Entmischung oder Ablaufen aufgrund unzureichender Viskosität und verbessert gleichzeitig das Hautgefühl beim Auftragen, reduziert Fettigkeit und erhöht die Patientencompliance.
(III) Erleichterung der Herstellung und Funktionalität von Formulierungen mit verzögerter und kontrollierter Wirkstofffreisetzung
Formulierungen mit verzögerter und kontrollierter Wirkstofffreisetzung zielen darauf ab, stabile Wirkstoffkonzentrationen im Blut zu erreichen, die Wirkdauer zu verlängern oder die Dosierungshäufigkeit durch Steuerung der Freisetzungsrate zu reduzieren. PEG kann als Material für die verzögerte/kontrollierte Freisetzung bei der Herstellung von Matrix-, Membran- und ähnlichen Formulierungen eingesetzt werden. In Matrixformulierungen bildet PEG eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, die Wirkstoffmoleküle einkapselt und so eine langsame Freisetzung durch Matrixerosion oder Wirkstoffdiffusion ermöglicht. In Membranformulierungen ist PEG Bestandteil des Beschichtungsmaterials und moduliert die Permeabilität der Beschichtungsmembran, um die Freisetzungsrate des Wirkstoffs zu steuern. Dies ermöglicht eine vorbestimmte Wirkstofffreisetzung, um den klinischen Anforderungen an eine Langzeittherapie gerecht zu werden.
III. Verbesserung der Arzneimittelsicherheit und Biokompatibilität
(I) Verringerung der Arzneimittelreizung
Manche Arzneimittel können die Schleimhaut des Magen-Darm-Trakts oder die Injektionsstelle reizen und nach oraler oder intravenöser Einnahme leicht Beschwerden (z. B. Übelkeit, Erbrechen, lokale Schmerzen) verursachen. PEG kann den direkten Kontakt zwischen Arzneimittel und Schleimhaut durch die Einkapselung der Arzneimittelmoleküle reduzieren. Seine milden physikochemischen Eigenschaften können zudem die Reizung des umliegenden Gewebes durch das Arzneimittel abmildern und so das Auftreten von Nebenwirkungen verringern. Beispielsweise kann PEG in Injektionspräparaten als Co-Lösungsmittel und Stabilisator fungieren und dadurch nicht nur die Löslichkeit des Arzneimittels verbessern, sondern auch die Reizung an der Injektionsstelle reduzieren und somit die Arzneimittelsicherheit erhöhen.
(II) Sicherstellung der Biokompatibilität der Formulierung
Als pharmazeutischer Hilfsstoff muss PEG eine gute Biokompatibilität aufweisen, um Immunreaktionen oder toxische Wirkungen im Körper zu vermeiden. Seine einfache Molekularstruktur enthält keine allergenen Gruppen und es kann über Urin oder Stuhl ausgeschieden werden, wobei es sich nur minimal im Gewebe anreichert und somit die normalen physiologischen Funktionen kaum beeinträchtigt. Daher trägt es bei der Verwendung in Formulierungen für verschiedene Applikationswege (z. B. oral, Injektion, topisch) zur Gewährleistung der Formulierungssicherheit bei und reduziert hilfsstoffbedingte Nebenwirkungen.
IV. Unterstützung bei der Herstellung und Funktionalität von Spezialformulierungen
(I) Verwendung als Co-Lösungsmittel und Stabilisator in Injektionspräparaten
Bei Injektionspräparaten ist es aufgrund geringer Löslichkeit oder mangelnder Stabilität schwierig, einige Wirkstoffe in klare, den Anforderungen entsprechende Lösungen zu formulieren. PEG kann als Co-Lösungsmittel dienen und die Löslichkeit des Wirkstoffs in Wasser für Injektionszwecke verbessern, wodurch die Formulierung eine klare, transparente Qualität erreicht. Gleichzeitig kann es den Abbau oder die Aggregation des Wirkstoffs während der Lagerung hemmen, die Stabilität des Injektionspräparats erhalten und die Wirksamkeit und Sicherheit des Wirkstoffs während der Anwendung gewährleisten.
(II) Verwendung bei der Modifizierung von Trägermaterialien für gezielte Formulierungen
In gezielten Wirkstofffreisetzungssystemen (z. B. Liposomen, Nanopartikeln) kann PEG als Oberflächenmodifizierungsmaterial für Träger dienen. Durch die Anbindung von PEG-Ketten an die Trägeroberfläche kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass der Träger in vivo vom mononukleären Phagozytensystem erkannt und abgebaut wird. Dies verlängert die Verweildauer des Trägers im Blutkreislauf und schafft optimale Bedingungen für das Erreichen des Zielorts durch den Wirkstoff. Darüber hinaus kann die Oberfläche mit zielgerichteten Liganden weiter modifiziert werden, um die Spezifität des Trägers zu erhöhen. Dadurch kann der Wirkstoff präziser am Läsionsort wirken und die Schädigung von gesundem Gewebe reduzieren.
