Die Verkapselung von Wirkstoffen und deren steuerbare Freisetzungseigenschaften sind für die Verbesserung von medizinischen Therapien von großem Interesse. Im Rahmen dieser Arbeit wurde Inulin chemisch modifiziert und untersucht. Wirkstoffe wurden im Sprühtrocknungsprozess mit der Zweistoff- und Dreistoffdüse in Inulin verkapselt. Die Charakterisierung der Wirkstoffpartikel und die Freisetzung der Wirkstoffe waren dabei im Fokus der Untersuchung.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In den letzten Jahren haben komplexe und maßgeschneiderte Strukturen aus Partikeln im Nano- und Mikrometerbereich in verschiedenen Anwendungsbereichen zunehmendes Interesse geweckt. Beispiele sind Katalysatoren oder Wirkstoffträger, die jeweils eine hohe Oberfläche benötigen um hoch aktiv zu sein, aber als kleine Nanopartikel kaum handhabbar sind. Maßgeschneiderte hierarchische Strukturen lösen dieses Problem – hier liegen die Nanopartikel zusammengelagert zu größeren Partikeln vor, die sowohl hohe Oberflächen als auch gute Handhabbarkeit besitzen. Die Anwendbarkeit dieses Prinzips steht in direktem Zusammenhang mit den Eigenschaften der verwendeten Partikel, wie ihrer Größe und Morphologie, sowie den Wechselwirkungen an der Partikeloberfläche.
iPAT-Schriftenreihe
Herausgeber: Prof. Dr. Georg Garnweitner
Kleinmolekül-Stabilisierung und Sprühtrocknung
von Metalloxid-Nanopartikeln
Sabrina Zellmer
Sabrina Zellmer
Kleinmolekül-Stabilisierung und Sprühtrocknung von Metalloxid-Nanopartikeln
Diese Arbeit betrachtet die gesamte Prozesskette hierarchischer Partikelstrukturen von der Synthese, Stabilisierung und Funktionalisierung bis hin zur Verarbeitung und Anwendung. Insbesondere wurde die Strategie der Kleinmolekül-Stabilisierung zur Verhinderung der Agglomeration von Nanopartikeln auf Grundlage unterschiedlicher Einflussfaktoren systematisch untersucht und modelliert. Hierzu wurde der Einfluss der Eigenschaften der Metalloxid-Nanopartikel, der Stabilisatoren sowie der Lösungsmittel auf die Langzeitstabilität, Reagglomerationseffekte und das Adsorptions-Desorptions-Verhalten an der Partikeloberfläche ermittelt. Basierend auf den zugrundeliegenden Stabilisierungsmechanismen und Partikelwechselwirkungen wurden in einem weiteren Schritt synthetisierte und stabilisierte Metalloxid-Nanopartikel mittels des Sprühtrocknungsverfahrens gezielt zu maßgeschneiderten hierarchischen Aggregatstrukturen mit unterschiedlichen Eigenschaften verarbeitet.
Aktualisiert: 2022-07-12
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Thermisch latente Epoxidharze sind Formulierungen, bei denen die Harzkomponente mit dem thermisch latenten Härter bzw. Beschleuniger vorgemischt wird, wobei die Härtungsreaktion erst ab einer bestimmten Temperatur beginnt. Einer der weitverbreitetsten latenten Härter ist Dicyandiamid (DICY), welcher bei Raumtemperatur im Epoxidharz unlöslich ist und im Temperaturbereich zwischen 180-200 °C reagiert. Formulierungen mit DICY sind bei Raumtemperatur nahezu unendlich lagerstabil. Um die Härtungstemperatur deutlich zu reduzieren kommen Beschleuniger, wie z.B. Urone oder Imidazole, zum Einsatz. Diese führen allerdings bereits bei Raumtemperatur zu einer langsamen Härtungsreaktion und reduzieren dadurch die Lagerstabilität auf teilweise wenige Tage. Daher müssen Reinharzformulierungen oder daraus hergestellte Prepregs bei -18°C gelagert und transportiert werden.
Ziel dieses Forschungsprojektes war die Erhöhung der Raumtemperatur-Lagerstabilität solcher Formulierungen durch die Mikroverkapselung von Beschleunigern. Dazu wurden am SKZ unterschiedliche Sprühtrocknungsmethoden untersucht. Durch den Einsatz niedrigschmelzender Polymere und Wachse, sowie geeigneter Polysaccharide als Kapselmaterial wurde der Einfluss der Prozess- und Stoffparameter auf die Verkapselung untersucht.
Durch eine erfolgreiche partielle Verkapselung von Imidazol- und Uron-Beschleunigern mittels Polyethylenglycol und Gummi arabicum konnte eine Erhöhung der Lagerstabilität bei Raumtemperatur um mindestens das Vierfache erreicht werden. Die damit hergestellten Harzformulierungen konnten erfolgreich beim Projektpartner Universität Bayreuth für die Herstellung von Prepregs eingesetzt werden, welche nicht nur eine gute Lagerstabilität aufweisen, sondern auch hervorragende mechanische Eigenschaften besitzen.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Die Verkapselung von Wirkstoffen und deren steuerbare Freisetzungseigenschaften sind für die Verbesserung von medizinischen Therapien von großem Interesse. Im Rahmen dieser Arbeit wurde Inulin chemisch modifiziert und untersucht. Wirkstoffe wurden im Sprühtrocknungsprozess mit der Zweistoff- und Dreistoffdüse in Inulin verkapselt. Die Charakterisierung der Wirkstoffpartikel und die Freisetzung der Wirkstoffe waren dabei im Fokus der Untersuchung.
Aktualisiert: 2023-03-31
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