Flüssige Arzneiformenlehre
Universität Basel 3.Jahr Bachelor
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Flashcards
Welche Intermolekulare Bindungen gibt es und wie ist ihre Reihenfolge der Stärke?
Am stärksten sind 1.Covalente Bindungen, dann 2.Elektrostatisch, 3.H-Brücken(1-10 kcal/mol), 4. Dipol-Dipol, 5. VdW-Kräfte, 6. Hydrophobisch
Welche Schlussfolgerungen ergeben in Anbetracht des Coulombsches Gesetzes? (3 Punkte)
Je grösser die Ladungen desto grösser die Anziehung zweier Teilchen.
Je grösser die Dielektrizitätskonstante desto kleiner die Anziehung zweier Partikel. NaCl löst sich besser in Wasser (D=80) als in Hexane (D=1.9)
Je grösser der Abstand zweier Partikel desto kleiner die Anziehung
Wie gross müssen D bei monovalenten und bivalenten Ionen sein, damit sie sich lösen?
Monovalente Ionen (NaCl) : D>30
Bivalente Ionen: D>60
Besonderheiten bei H-Brücken? (3 Punkte)
-Sehr direktional. Linear=Starke H-Brücke
-Negativ geladenes O (Akzeptor) hat eine kleiner Distanz als neutral geladenes O, da stärkere Anziehung
-Die Bindungslänge ist länger wenn ein N in der H-Brücke enthalten ist. Bindungslänge mit N+ kleiner als N
Besonderheiten bei VdW-Kräfte?
Ideale Distanz: 3-4Amström, schwache Bindung
-Zu nahe oder zu weit weg führt zu Repulsion
-Je polarer und kleiner das Atom desto kleiner der VdW-Radius
Besonderheiten bei Wasser?
-Im Eis bildet ein Wassermolekül 4 H-Brücken. In Wasser 3.4 H-Brücken
-Wasser ist gutes LöMi für polare Moleküle und schwächt ihre elektrostatische Anziehung
-Wasser fördert hydrophobe Anziehungen unter unpolaren Molekülen (treibt sie zusammen), um mehr H-Brücken unter den Wassermolekülen zu formen, mehr Freiheitsgrade zu gewinnen und einen möglichst kleinen Entropieverlust zu haben.
Besonderheiten des Solubility parameters?
Wenn Solubility parameter(Solute) =Solubility parameter(Solvent), dann ist der optimale solvent
Ist umgekehrt proportional zum Volumen und Temperatur des Lömi und proportional zu deltaH
Je polarer das LöMi, desto höher Solubility parameter
Welche Limitationen des Solubility parameter gibt es?
Solubility parameter beinhaltet nur die Energie die für das Aufbrechen des Kristalgitters notwendig ist (Vom Solute) oder die Energie um die cohäsive Kräfte der Flüssigkeit zu überwinden (Von Solvent)
-Beinhaltet nicht die Energie die durch liquid-Solute Interaktionen dazugewonnen wird.
-Solubility parameter also nur nützlich für unpolare Systeme ohne H-Brücken Bildung
Wie berechnet man den Solubility parameter?
Solubility parameter ist die Summe aller F-Werte +Basiswert von 276 geteilt durch das Molare Volumen (cm^3/mol->molare Masse LöMi/Dichte LöMi)
Wenn gleich gross wie sol. parameter Wasser=Löslich
Besonderheiten von LogP?
-Je hydrophiller/polarer desto kleiner der logP Wert
-Kann man auch berechnen: LogP ist die Summe F-Werte der Molekülfragmente + Korrekturfaktor für Benzolringe
Besonderheiten bei Critical packing parameter CPP? (4Punkte)
-Gibt Auskunft über die Geometrie eines Detergents und ihren Typ der Mizelle
-Je grösser das Volumen der lipophilen Kette, je kleiner ihre Länge und je kleiner die Fläche des hydrophilen Kopfes, desto grösser CPP
-Mizellenbildung wenn CPP<1/3, Bilayer wenn CPP=1, Reverse Mizellen wenn CPP>1
-Die Fläche des hydrophilen Kopfes kann man experimentell bestimmen
Wie verändern sich die Komzentration von Mizellen und Monomeren oberhalb des CMC-Wertes
Monomeren-Konzentration: Steigt unterhalb des CMC linear an. Oberhalb des CMC bleibt die Monomerenkonzentration konstant mit zunehmender Tensidkonzentration
Mizellen-Konzentration: Unterhalb CMC keine Mizellen vorhanden. Oberhalb CMC nimmt Mizellenkomzentration linear mit der Tensidkomzentration zu.
Ionische Surfactants haben einen höheren CMC als nonionic. Da sionic sich komplet auflöst. Zigabe von Salz senkt CMC.
Welcher Zusammenhang besteht zwischen minimaler CMC-Temperatur und Mizellenbildung?
Bei ionischen Surfactants: Unterhalb der minimalen CMC Temperatur ist die Mizellenbildung Enthalpie gesteuert. Der CMC ist tief
-Oberhalb der minimalen CMC Temperatur ist die Mizellenbildung Entropie gesteuert und stark abhängig von der Temperatur
Welched Zusammenhang besteht zwischen CMC (oberhalb) mit Osmotischer Druck, Löslichkeit wasserunlösliche Stoffe, Oberflächenspannung?
Löslichkeit der wasserlöslichen Stoffe und osmotischer Druck nehmen oberhalb des CMC zu
Oberflächenspannung nimmt oberhalb CMC ab.
Wie berechnet man den HLB-Wert einer unbekannten Substanz und wieso wird Tween 80 oft für Flüssige Arzneiformen verwendet?
HLB= 7 + Summe hydrophilen Gruppen - Summe lipophile Gruppen
Tween 80 wird bevorzugt, weil es eine tiefe CMC (schnelle Mizellenbildung bei tiefer Tensidkonzentration) und einen hohen HLB (hydrophil)
Besonderheiten über Lecithinin? (4 Punkte)
-Besteht aus mehr als 50% Aceton-unlösliche Phosphatide aber ist in Methanol löslich
-Gibt kein Maximum im oralen Einnahme von Lecithinin. Bei Injektion dürfen max. 12g Phospolipide eingenommen werden
-Hydrogeniertes Phosphatidylcholin ist stabil, da keine Doppelbindung in der Fettsäure
-Lecithin kann hydrolisiert oder oxidiert werden. Instabil
Was unterscheiden Dissolution und Solubility?
Solubility: Maximale Masse des Solutes das in einem bestimmten Volumen Solvent bei einer bestimmten Temperatur und themodynamischen Gleichgewicht eine gesättigte Lösung formt.
Dissolution: Kinetischer Prozess bei der ein Transfer von Molekülen oder Ionen von Festphase in die Flüssigphase (Diamant) - >Kein Zusammenhang mit Solubility
Was ist bei Bestimmung der Löslichkeit wichtig? (2 Punkte)
-Geschieht bei einer bestimmten Temperatur und muss im Gleichgewicht sein
-Feststoff muss in der gesättigten Lösung vorhanden sein, damit keine übersättigte Lösung entsteht
Welcher Zusammenhang besteht zwischen Ausfällung und Löslichkeitsprodukt? 2 Punkte
Was ist so besonders an Ceftriaxon? 2 Punkte
-Das Löslichkeitsprodukt ist das Produkt der Kationen-Konzentration mal die Anionen-Konzentration.
-Wenn das Produkt grösser ist als das Löslichkeitsprodukt K's, dann fällt es aus
-Ceftriaxon hoch löslich als Natriumsalz, schlecht löslich als Kalziumsalz
-Kalziumsalz hat in Wasser einen viel kleineren K's als im Plasma. Es kommt zu Ausfällung in Wasser
Was besagt die Noyes Whitney Gleichung? (4Punkte)
-Sie beschreibt beschreibt die Auflösungsgeschwindigkeit von Partikeln aus der Arzneiform durch Diffusion
-Je grösser die Oberfläche, Diffusionskoeffizient und Konzentrationsdifferenz Hinter boundary layer und im Medium desto höher die Auslösungsgeschwindigkeit
-Je dicker sie Boundary Layer (Grenzschicht) desto kleiner die Auflösungsgeschwindigkeit.
-Konzentrationsdifferenz ist umgekehrt proportional zu der Dicke der Grenzschicht
Welche Einfluss haben folgende Paramter auf die Auflösungsgeschwindigkeit:
1.Particle size, 2.Porösität des Partikels, 3. Rührrate, 4. Form, Grösse und Position des Rührers 5.Viskosität, 6.Volumen des Mediums
1. Je grösser die Partikel desto weniger nimmt ihre Oberfläche zu, desto kleiner die Auflösungsgeschw.
Oder je schwerer Partikel desto grösser Diffusionskoeffizient desto schneller die Auflösung
2. Je poröser die Partikel desto grösser A desto schneller die Auflösungsgeschw.
3. Je grösser die Rührgeschw., Form des Rührer und je näher der Rührer am Partikel desto grösser die Auflösungsgeschw.
4. Je visköser das Medium desto kleiner die Hydrodynamik, desto grösser die hydrodynamische Grenzschicht, desto kleiner Auflösung
5.Je grösser das Volumen des Mediums desto grösser die Konzentrationsdifferenz desto grösser Auflössungsgeschw.
Beschreibe den Einfluss des Temperatur auf die Löslichkeit und Auflösung
-Temperatur beeinfluss Solubility und Dissolution
-Wenn Dissolution exotherm: Temperaturerhöhung führt zu schlechtere Solubility, wenn endotherm: Umgekehrt
-Aufbrechen Kristallgitter=Endotherm=Gleichgewicht auf Produktseite wenn Erwärmen, Solvatation=Exotherm deltaH kleiner als 0= Gleichgewicht auf Eduktseite bei Erwärmen
-Aufbrechen Kristallgitter = Zunahme Entropie, Solvatation=Abnahme Entropie, das Freiheitsgrade von Wasser verloren gehen
Welcher Zusammenhang besteht zwischen K und Temperatur. 3 Punkte
-Je grösser T desto kleiner 1/T desto grösser ln(K) und desto grösser K. Je grösser K desto mehr Produkte, da K=Produkt/Edukt.
-Bei einer endothermen Reaktion nimmt mit zunehmender Temperatur die Konzentration an Produkt auch zu. Bei einer exothermen Reaktion nimmt die Produktkonzentration ab.
-Temperatursensibilität von K (Steigung) nur abhängig von Enthalpie und nicht von Entropie
Wann endet eine Reaktion?
Wenn deltaG kleiner als 0 ist. Ist möglich wenn deltaH gleich gross wie - TdeltaS (Chemisches Gleichgewicht) oder wenn -TdeltaS viel grösser deltaH (Bei sehr hohen Temp. ist Entropie maximal gross)
Was versteht man von einer Entropiegetriebenen Reaktion?
Eine Reaktion bei der TdeltaS viel grösser ist als dir Enthalpie, weil die polymerisierungsenthalpie kompensiert wird durch die Solvatisierungenthalpie. Bei hohen Temperatur zerfällt das Polymer in Monomeren und die Entropie nimmt massiv zu. Bei tiefen Temperaturen liegt das Gleichgewicht bei den Polymeren.
Entropie-driven: -deltaG = -TdeltaS
Erkläre den Zusammenhang zwischen spontanen Reaktionen bei Tiefen Temperaturen bzw. bei allen Temperaturen und bei Endotherme/Exotherme Reaktionen
1.Wenn deltaH und deltaS negativ:Spontan bei tiefen Temp. und nicht spontan bei hohen Temp. (Enthalpie-driven)
2. Wenn deltaH und deltaS positiv:Spontan bei hohen Temp. und nicht spontan bei tiefen Temp. (Entropie-driven)
3. Wenn deltaH negativ (Exotherm) und deltaS positiv:Spontan bei allen Temp.
4. Wenn deltaH positiv (Endotherm) und deltaS negativ:Nicht-Spontan bei allen Temp
Was bedeutet es, wenn pH=pKa?
Dann log(A-) /(HA) = Log1= 0
Bedeutet, dass 50% ionisiert (A-) und 50% nicht ionisiert ist (HA)
Zusammenhang zwischen pH und Ausfällung
Bei einer schwachen Base kommt es zu einer Ausfällung bei hohem pH-Wert, weil je höher der pH-Wert desto weniger H+-Atomen.
Bei einer schwachen Säure kommt es zu einer Ausfällung bei tiefem pH-Wert
Was sind kolligative Eigenschaften?
-Eigenschaften, welche nicht von der Art der Partikel abhängt, sondern nur von ihrer Zahl/Konzentration
-Eigenschaften wie Osmotischer Druck und Senkung des Schmelzpunktes
Wovon ist die Senkung des Schmelzpunktes abhängig und warum schmilzt Eis besser mit NaCl als mit Saccharose?
-Veränderung des Schmelzpunktes abhängig von von der Anzahl Mol des Solutes pro Kilogramm Solvent und Anzahl ionen pro Summenformel
-Weil Senkung des Schmelzpunkt nur abhängig ist von der Anzahl Partikel. NaCl besteht aus zwei Ionen, Saccharose nur aus einem.
Wovon ist der osmotische Druck abhängig? (Vant Hoff Gleichung)
-Je grösser das Volumen der Lösung, desto kleiner der osmotische Druck
-Je grösser die Anzahl Mol des solutes, die Temperatur und die Anzahl Ionen pro Summenformel (NaCl=2) desto grösser der osmotische Druck
-Wenn Anzahl Ionen pro Summenformel (i) gleich 1, dann Osmolalität=Molalität
Was bedeuten Hyper-, Iso-, und Hypotonizität am Beispiel des Wassergehalts im roten Blutkörperchen?
Hypotonizität: Der Wassergehalt im Blutkörperchen ist tiefer und somit auch osmotischer Druck tiefer. Wasser strömt von aussen in die Blutkörperchen
Hypertonizität: Der Wassergehalt im Blutkörperchen ist höher und somit auch osmotischer Druck höher. Wasser strömt von Blutkörperchen nach aussen
Isotonizität: Osmotischer Druck innen und aussen gleich. Wassertransfer ausgeglichen
Wie kann man die osmolarität (=Anzahl Mol gelöster Teilchen pro Liter Lösung) messen?
Mithilfe des Differential scanning calorimetry. Durch Erhitzen der festen Substanz (endotherm) wird das Kristallgitter kaputt gemacht und wir können den Gefrierpunktserniedrigung messen, welcher mit der Osmolarität korreliert.
Wie kann man Gefrierpunkt messen?
Man kühlt konstant mit Differential Thermal analysis bis es unterkühlt ist. Danach steigt die Temperatur wieder an, weil das Kristallgitter gebildet wird (Exotherm) = Gefrierpunkt
Welcher Einfluss hat der Polymorphism und Amorphous auf die Löslichkeit und auf die Bioverfügbarkeit?
Polymorphismus (Unterschiedliche Formen des gleichen Moleküls) hat einen Einfluss auf Auflösungsgeschwindigkeit. Je grösser die Oberfläche desto schneller die Auflösung desto grösser die Bioverfügbarkeit
Amorph (kleine geordneten Molekülen) löst sich schneller als polymorphe Moleküle aber weniger stabil. Amorphe Formen haben keinen Schmelzpunkt! Es ist charakterisiert durch durch die glass transition temperature (Tg)
Was machen Cosolventien und nenne Beispiele zu Hydrotrope, komplexbildende Kosolventien und Deterfentien
Kosolventien tragen zur Löslichkeit schwerlösliche Stoffe bei.
Hydrotrope Solvents: Alkohole wie Ethanol, Propylenglycol, PEG, NMP
Komplexbildende Solvents: alpha, beta, gamma Cyclodextrin
Detergentien: Tween 80, Cremophor
Was sind Hydrotrope Solvents und worin besteht der Unterschied zu Detergentien?
Hydrotrope Substanzen sind amphiphille Substanzen welche hydrophobe Substanzen in Wasser solubilisieren.
Im Unterschied zu Detergentien (Mizellenbildung) aggregieren sie nicht selber
Maximale Dosis für Ethanol als Infusion (<10) kleiner als für Injektion (<20)
Maximal Dosis für Propylenglycol als Infusion (<6) kleiner als für Infusion (<68)
Bei Polysorbat 80 (Tween 80) umgekehrt
Infusion (SIBBI) braucht keine Konservierungsmittel und Puffer im Gegensatz zu Injektion (SCIPPIB)
Ophtalmica brauchen Preservatives und müssen Viskosität bei 25-30 mPa*sec haben
Isohydrisch: pH bei 7.4
euhydrisch: Compromiss zwischen API Stability unf physiology
Isotonic: osmotischer Druck bei 300 mOsmol/kg, 0.9% NaCl in Wasser führt zu einer isotonischen Lösung
Wovon ist die Solubilisierung eines hydrotropen Solvents abhängig?
Je grösser sie Konstante eines Cosolvents und sein Volumenanteil im System, desto besser löst sich die hydrophobe Substanz in Wasser
Erkläre die Funktionsweise von Cyclodextrin.
Ist ein zyklisches Saccharid, dass im Inneren Hydrophob und aussen hydrophil ist.
Wenn TTF durch Wasserstoffperoxid oxidiert wird, dann löst sich Cyclodextrin vom TTF und wandert zum Tiazol.
Nenne Vorteile von Cyclodextrin
Vorteile:
-Erhöht die Löslichkeit und Stabilität
-Erhöht sie AUC (Bioverfügbarkeit) mehr als Detergentien
-Durch Veränderung des Redoxpotentials kann ein kontrollierte Wirkstofffreisetzung stattfinden
