Polyacrylsäure

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    Carbomer Polyacrylsäure
    Carbomer Polyacrylsäure

    Polyacrylsäure ist eine synthetisch hergestellte chemische Verbindung und ein hochmolekulares Polymer der Acrylsäure. 

    Polyacrylsäure vermag unter Wasseraufnahme im pH-neutralen bis schwach basischen Bereich Gele zu bilden und wird deshalb konzentrationsabhängig als Gelbildner, Emulgator oder Bindemittel verwendet.

    Je nach Polymerisationsgrad bzw. Molmasse unterscheidet man verschiedene Typen, deren Gele sich in ihrer Viskosität unterscheiden.

    Carbomer wird häufig in sogenannten Controlled drug delivery Systems (CDDS) eingesetzt. [2]


    Eigenschaften

    Die Eigenschaften der Polyacrylsäure-Polymere können durch Vernetzung verändert werden. Als Spacer wird häufig Allylpentaerythritol eingesetzt.

    • Im trockenen Zustand als Pulver
    • weiß, hygroskopisch, entweder ohne wahrnehmbaren Geruch oder leicht säuerlich riechend
    • Gelbildung
      1%-ige wässrige Polyacrylsäuresuspensionen weisen einen pH-Wert von 2,5 bis 3,2 auf. Erst nach Zugabe eines Protonenakzeptors ( z. B. Trometamol (Tris), Ammoniumhydroxid (Ammoniakwasser) oder Natriumhydroxid (Natronlauge)) setzt die Gelbildung ein: die Carboxygruppen werden deprotoniert und stoßen sich ab, die zuvor geknäuelten Polymerketten strecken sich und bilden ein Linearkolloidgerüst, in welches das Wasser eingelagert wird. 
    Allylpentaerythritol Strukturformel
    Allylpentaerythritol Strukturformel

    Rezepturhinweise

    • Gelbildung ist pH-abhängig
      Wird Polyacyrlsäure in Wasser dispergiert kommt es nur zu minimaler Entflechtung der Molekülstruktur. Erst durch Neutralisation tritt die Verdickung ein. Dies erklärt sich durch die Polarisation der Carbonsäurerenden (-COO) welche sich abstoßen und so zur Streckung des Polymers führen. Werden diese Gruppen protoniert durch einen starken Abfall des pH-Wert, bricht das Gelgerüst zusammen und das Gel verflüssigt sich. Zum Beispiel bei Zugabe starker Säuren. [1]
    • Interaktion mit Kationen
      Geringe Kationenkonzentrationen (etwa Ca2+, Al3+ oder kationische Polymere) können zur Verflüssigung bzw. Koagulation (Ausflockung) des Gels führen. Stabilisierend wirkt sich in solchen Fällen die Komplexierung der mehrwertigen Kationen mit beispielsweise Natriumedetat aus.

    Herstellung eines Carbomer-Gels
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    Synthese

     

    Startreaktion der Polyacrylsäuresynthese Von Boba4ka – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28235098

    Übersicht

    Polyacrylsäure
    Polymere der Polyacrylsäure – polymers of acrylic and methacrylic acid, 2d illustrations of chemical molecules

     


    Synonyme

    • Carbomer (INCI)
    • Carbopol®
    • Polyacrylic acid
    • Polypropensäure
    • Poly(1-carboxyethylen)
    • Acidum polyacrylicum
    • Carboxyvinylpolymer

    Produkte

    • Carbomergel pH 6,5 NRF S.43
    • CARBOPOL® 974P (Carbomer 35.000)
    • CARBOPOL® 980 (CARBOMER 50.000)

    Quellen

    1. DrugBase: Hagers Enzyklopädie
    2. Drug Dev Ind Pharm. 2000 Sep;26(9):913-24. Potential applications of carbomer in oral mucoadhesive controlled drug delivery system: a Review. LINK