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Lichtstreuung

Mizellen und Liposomen mit der Feldflussfraktionierung und Lichtstreuung analysieren

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Gleichartige Mizellenpräparationen können sich in ihrer Qualität deutlich unterscheiden, wie in Abbildung 5 gezeigt wird. Das blau dargestellte Präparat ist wie beabsichtigt unimodal. Es besteht also nur aus einer Fraktion einheitlich großer Partikel, wenngleich der dazugehörige Peak recht breit erscheint. Die rot dargestellte Probe hingegen ist bimodal. Das bedeutet, dass zwei Gruppen von Mizellen mit unterschiedlicher Größe gebildet wurden. Ablesen kann man dies am doppelten Peak und an den beiden distinkten Plateaus des Lichtstreusignals. Die Mizellenpräparation ist in diesem Fall nicht optimal gelungen. Die Qualität der Präparate lässt sich also mittels AF4 und MALS präzise untersuchen. So kann diese Analysemethode auch im Hinblick auf die Qualitätskontrolle wertvolle Dienste leisten.

Messung von Liposomen

Auch Liposomen stehen zunehmend im Fokus, wenn es um den gezielten Transport von pharmazeutischen und anderen Wirkstoffen geht. Unter einem Liposom versteht man kugelförmige, zweischichtige Aggregate oberflächenaktiver Moleküle in einer Flüssigkeit. Oftmals handelt es sich um Phospholipide wie etwa Lecithin in wässriger Suspension. Sie werden in ihrer Kugelform gehalten, indem sich die hydrophilen Teile nach außen, also zum wässrigen Milieu hin orientieren, während der lipophile Rest eine membranöse Struktur ausbildet. Liposomen besitzen typischerweise eine Größe von 20 bis 100 Nanometer, können aber auch einige Mikrometer Durchmesser aufweisen.

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Liposomen sind ideale Kandidaten für den Wirkstofftransport, das sie im Inneren eine hydrophile Höhlung (Kavität) besitzen, in der geeignete Moleküle gut geschützt nahezu überall hin verbracht werden können. Auch hier gilt: Je besser man die Transportvehikel charakterisieren und ihre Qualität kontrollieren kann, desto verlässlicher und sicherer werden sie. Sowohl die homogene Verteilung hinsichtlich der Partikelgröße als auch die Effektivität, mit der die Liposomen befüllt wurden, sind gerade für die Anwendung am Menschen von ausschlaggebender Bedeutung. Denn sie entscheiden über wichtige Parameter wie Wirksamkeit, Verträglichkeit, mögliche Antigeneigenschaften, Toxizität und vieles mehr. So können Liposomen, die zu klein sind, nicht genügend Wirkstoff aufnehmen. Übergroße Partikel hingegen verursachen Komplikationen im Zuge der Injektion. Der hochauflösenden Analyse der Größenverteilung solcher Liposomen kommt also auch hier eine entscheidende Bedeutung zu.

Mithilfe der AF4 und daran gekoppelter MALS-Messung lässt sich die Qualität von Liposomen sehr gut überprüfen. Abbildung 6 zeigt einen Vergleich zwischen gefüllten und ungefüllten Liposomen. Aus den Daten über Molmasse und Trägheitsradius kann man Aussagen darüber ableiten, ob die gemessenen Partikel leer oder gefüllt sind und welcher Prozentsatz der Liposomen durch die jeweilige Präparationsmethode adäquat mit Wirkstoff versehen wurde. Die unbeladenen Liposomen zeigen einen schmaleren Peak, sind also enger verteilt. Sie besitzen einen deutlich größeren Trägheitsradius (rms) als die gefüllten.

Um Liposomen mit einer engen Größenverteilung zu erhalten, muss darauf geachtet werden, dass der Lecithingehalt der Präparation ausreichend hoch ist. Abbildung 7 zeigt den Vergleich zweier Ansätze. In der Abbildung blau dargestellt ist ein Präparat, das mit einem hohen Lecithinanteil hergestellt wurde. Es erfüllt die Anforderungen, die man im Hinblick auf die Partikelgröße stellt. Die rot dargestellte Probe hingegen enthält nur etwa 25 Prozent Lecithin niedriger Qualität. Anhand des Lichtstreusignals erkennt man bei dieser Probe eine sehr breite Größenverteilung, die Partikelgrößen außerhalb des optimalen Bereiches aufweist. Eine solche Liposomen-Präparation wäre für den pharmakologischen Einsatz nicht geeignet.

Zusammenfassung

Liposomen und Mizellen erfahren als Wirkstoffträger in Pharmakologie und Kosmetik eine wachsende Verbreitung. Entsprechend wandeln sich die Anforderungen an die begleitende Analytik und die Qualitätskontrolle. So ist es unerlässlich, die Präparate in ihre Komponenten aufzutrennen und eingehend zu charakterisieren. Konventionelle Techniken wie etwa die Größenausschlusschromatographie können diese komplexen Aufgaben nicht adäquat bewältigen. Hier beginnt das Einsatzgebiet der Partikeltrennung mithilfe des Wyatt-Eclipse-AF4-Systems. Gekoppelt an Mehrwinkel-Lichtstreugeräte wie etwa den Wyatt-Dawn-Heleos ermöglicht diese Gerätekonfiguration eine zuverlässige und anwenderfreundliche Partikelcharakterisierung mit sehr hoher Auflösung und Präzision.

*Dr. T. Jocks, Wyatt Technology Europe, 56307 Dernbach

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