Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist eine mit Propylenoxid substituierte Methylcellulose. Sie kommt in verschiedenen Polymerisationsgraden und unterschiedlichen Substitutionsgraden auf den Markt.
| Strukturformel | |||||||||
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| Allgemeines | |||||||||
| Name | Hydroxypropylmethylcellulose | ||||||||
| Andere Namen |
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| CAS-Nummer | 9004-65-3 | ||||||||
| Monomere/Teilstrukturen | Hydroxypropylmethylglucose | ||||||||
| PubChem | 57503849 | ||||||||
| ATC-Code | |||||||||
| DrugBank | DB11075 | ||||||||
| Kurzbeschreibung |
Pulver oder Granulat, weiß bis gelblich weiß oder grauweiß, in getrocknetem Zustand hygroskopisch[2] | ||||||||
| Arzneistoffangaben | |||||||||
| Wirkstoffklasse |
Künstliche Tränen | ||||||||
| Eigenschaften | |||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||
| Löslichkeit |
praktisch unlöslich in heißem Wasser, in Aceton, in wasserfreiem Ethanol und in Toluol; in kaltem Wasser löslich unter Bildung einer kolloidalen Lösung[2] | ||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||
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| Toxikologische Daten | |||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||
Verwendung
Bearbeiten- Baustoffindustrie: additiv zur Regulierung von Fließeigenschaften[5]
- Lebensmittelindustrie: Verdickungsmittel, viskositätskontrollierende Stoffe.[6] Sie sind in der EU als Lebensmittelzusatzstoff der Nummer E 464, in den USA durch 21CFR 172.874 (FDA) zugelassen.
- Tabakwaren: HPMC wird als Bindemittel und Filmbildner bei der Herstellung von Tabakblättern und -flocken sowie als Klebstoff für Zigarettenpapier verwendet.[5]
- Kosmetika: Durch ihre verdickenden und stabilisierenden Eigenschaften sowie ihre Hautverträglichkeit wird HPMC in Emulsionen, Zahnpasten, Shampoos, Seifen, Crèmes und Lotions eingesetzt.[5]
- Pharmazie: Verdickungsmittel, Emulsionsstabilisator, lösliche Filmüberzüge.[7] Bereits 1962 wurde HPMC in einem US-Patent für den Einsatz zur Verzögerung der Wirkstofffreisetzung aus Tabletten vorgeschlagen.[8]
- Medizin: in wässriger Lösung zur symptomatischen Behandlung des trockenen Auges („Künstliche Tränen“)
- Konservierung und Restaurierung: Klebemittel zur Festigung von pudernder Malschicht sowie zum Kleben von Malschichten, Fassungen, Holz, Textilien und mehr verwendet. Es wird in flüssiger Form angewendet.
Besonderheiten: Wässrige HPMC-Gele neigen dazu, bei der Erwärmung bei einer bestimmten Temperatur sehr schnell ihre Viskosität zu erhöhen. Diese Temperatur wird häufig als Gelpunkt bezeichnet, was in diesem Fall jedoch nicht völlig korrekt ist. Dieser Verfestigungsprozess ist reversibel, das heißt, sobald die Temperatur genügend gefallen ist, wird auch das Gel wieder flüssiger. Diesen Effekt macht man sich z. B. in der Lebensmitteltechnologie zunutze: Bratlingen wird HPMC zugesetzt, damit sie beim Braten (hohe Temperatur) fest, beim Verzehr (niedrigere Temperatur) jedoch wieder zart sind. Der Tgel-Wert hängt vom DS (Substitutionsgrad) ab. Ein höherer Gehalt an hydrophoben Gruppen (Methoxy- und Hydroxypropylgruppen) oder ein niedrigerer Gehalt an hydrophilen Gruppen (Hydroxyethylgruppen) senkt den Tgel-Wert.[9] Der allgemeine Tgel-Wert liegt zwischen 70 und 90 °C. Der pH-Wert einer 1%igen, 25 °C warmen Lösung liegt bei 5.0–8.0.[10] HPMC ist vollständig wasserlöslich, wenn es einen hohen Gehalt an hydrophilen Gruppen (Hydroxyethylgruppen) und einen niedrigen Gehalt an hydrophoben Gruppen (Methoxy- und Hydroxypropylgruppen) aufweist.[11]
Herstellung
BearbeitenCellulose wird in heißer Natronlauge gequollen und bei 50 bis 80 °C mit Propylenoxid und hohem Methylchlorid-Druck umgesetzt; Letzteres reagiert erst bei hoher Temperatur. Typische Nebenprodukte von Polykondensationen und Hydrolyse des Propylenoxids sind Propylenglycol, Di- und Tripropylenglykol sowie neben Methanol auch deren Methylether (z. B. Methoxypropanol, Dipropylenglycolmonomethylether usw.). Zur Isolierung werden zuerst alle bis 110 °C flüchtigen Stoffe abdestilliert und anschließend mit heißem Wasser alle Glycole und Salze ausgewaschen, der Feststoff getrocknet und zum Pulver vermahlen. Für den Lebensmittel- und Pharmabereich ist die Herstellung unter GMP-Bedingungen vorgeschrieben.
HPMC wird durch den durchschnittlichen Substitutionsgrad (DS) sowie das Verhältnis Methyl vs. Hydroxypropyl charakterisiert.[12] In Verbindung mit der allgemeinen Bezeichnung „Hypromellose“ wird dies durch eine vierstellige Zahl symbolisiert, wobei die ersten zwei dem Methoxy-Gehalt entsprechen, die letzten zwei dem Hydroxypropoxy-Gehalt.[13]
Die Größe des Makromoleküls wird üblicherweise durch dessen Viskosität in 2-prozentiger wässriger Lösung charakterisiert; handelsüblich sind die HPMC-Typen 4M (für ca. 4.000 mPa·s), 15M (für ca. 15.000 mPa·s) und 100M (für ca. 100.000 mPa·s).[14]
Handelsnamen
BearbeitenARBOCEL, Benecel, Methocel, Metolose, Pharmacoat, Tylose, VIVAPHARM, Walocel, AnyAddy
Fertigpräparate als „künstliche Tränen“ (Auswahl):
- Monopräparate: Berberil Dry Eye (D), Okuselect (A), Prosicca (A), Sicca-Stulln (D), Sic-Ophtal (D)
- Kombinationspräparate: Lacrisic (D), Oculotect (D), Herba Vision (CH), Isopto Tears (CH), Pilocarpin Puroptal (A), Tears Naturale (CH)
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Eintrag zu E 464: Hydroxypropyl methyl cellulose in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 6. August 2020.
- ↑ a b Europäisches Arzneibuch, 8. Ausgabe, 6. Nachtrag, S. 7595. Die oben genannten Eigenschaften beziehen sich auf die in der Arzneibuchmonografie beschriebenen Qualitäten mit der CAS-Nr. 9004-65-3 und den Substitutionstypen 1828, 2208, 2906 und 2910, die das prozentuale Verhältnis von Methoxy- und Hydroxypropoxygruppen bezeichnen.
- ↑ a b Datenblatt Hydroxypropylmethylcellulose bei Alfa Aesar, abgerufen am 2. Januar 2012 (Seite nicht mehr abrufbar).
- ↑ a b Eintrag zu Hydroxypropyl methylcellulose in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) (Seite nicht mehr abrufbar)
- ↑ a b c Hydroxy Propyl Methyl Cellulose – Applications ( vom 4. Mai 2010 im Internet Archive)
- ↑ Hydroxypropyl Methylcellulose CAS 9004-65-3. In: inhaltsstoffe-kosmetik.de. Abgerufen am 20. Februar 2017.
- ↑ Eintrag zu (Hydroxypropyl)methylcellulosen. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 22. Mai 2013.
- ↑ Patent US3065143: Sustained release tablet. Veröffentlicht am 20. November 1962, Erfinder: George L. Christenson, Lamar B. Dale.
- ↑ Young Jin Yoo, In Chul Um: Examination of thermo-gelation behavior of HPMC and HEMC aqueous solutions using rheology. In: Department of Bio-fibers and materials Science, Kyungpook National University (Hrsg.): Korea-Australia Rheology Journal. Band 25, Nr. 2. The Korean Society of Rheology and Springer, Republic of Korea 2013, S. 67–75.
- ↑ Rutocel 60RT5 (E5) Technisches Datenblatt. In: TDS Hunan Chemical BV. Hunan Chemical BV, abgerufen im April 2014 (englisch).
- ↑ C. N. Stahmann, K. Soppa, B. Glüsen, E. Storevik Tveit, A. T. F. Käckel, P. Demuth, E. S. B. Ferreira.: Low molecular weight Cellulose Ethers as Aerosols for the consolidation of cohesively weak paint layers. Hrsg.: Cologne University of Applied Sciences – Institute of Conservation Science. Band 13, Nr. 1. International Journal of Conservation Science, Cologne 2022, S. 1583–1602.
- ↑ General Properties of METHOCEL™, Premium Cellulose Ethers. (PDF; 117 kB) In: colorcon.com. Archiviert vom (nicht mehr online verfügbar) am 18. April 2016; abgerufen am 20. Februar 2017 (englisch).
- ↑ Tab. 2, USP substitution type: ( vom 4. März 2016 im Internet Archive) z. B. 2910, 2906 und 2208.
- ↑ K. C. Sung, Phillip R. Nixon, John W. Skoug, T. Robert Ju, Ping Gao, E. M. Topp, M. V. Patel: Effect of formulation variables on drug and polymer release from HPMC-based matrix tablets. In: International Journal of Pharmaceutics. Band 142, Nr. 1, 1996, S. 53–60, doi:10.1016/0378-5173(96)04644-3 (K4M ca. 95 kDa, K15M ca. 120 kDa, K100M ca. 250 kDa).