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afl (Subject) / Phytopharmaka (Lesson)
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- Menstruum Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch Extraktionsmittel
- Miscella Die Extraktivstoffe enthaltende Lösung
- Extraktivstoffe alle Stoffe, die "herausgelöst" werden
- Rückstand Pflanzlicher Drogenrest nach Abpressen des Extraktes
- Trockenrückstand Extrakt zur absoluten Trockene eingeengt
- Noyes-Whitney-Gleichung dM/dt = -D/h *A*(cs-c) dM/dt = Änderung der Masse an ungelösten Extraktivstoffen über die Zeit D = Diffusionskoeffizient h = Dicke der Diffusionsschicht A = Extraktivstoffoberfläche cs = Sättigungskonzentration c = Konzentration
- Stokes-Einstein-Beziehung D= (R*T)/ (NA*6*π*η*r) = (k*T)/ (6*π*η*r) D = Diffusionskoeffizient R = ideale Gaskonstante T = absolute Temperatur in Kelvin NA = Avogadrokonstante η = dynamische Viskosität des Lösemittels r = Teilchenradius k = Boltzmann-Konstante
- Abschwemmphase in der Abschwemmphase werden Extraktivstoffe aus beschädigten Zellen (pflanzliche Zellen) herausgelöst bzw. herausgewaschen geschwindigkeitsbestimmender Schritt ist die Lösungsgeschwindigkeit der Extraktivstoffe nach dem korrespondierenden Zeitgesetz von Noyes-Whitney
- Extraktionsphase korrespondierendes Zeitgesetz: 1. Ficksches Diffusionsgesetz geschwindigkeitsbest. Schritt: Diffusion Diffusion durch Zellwand intakter Zellen Das Lösungsmittel dringt in das Zellinnere ein, Die Zellwände quellen auf Lösen der Extraktivstoffe aus den Gerüststoffen Diffusion der Extraktivstoffe aus der Zelle in das Menstruum
- 1. Ficksches Gesetz dM/ dt = -D * A* (dc/dx) dM/ dt = Masse Extraktivstoff, die pro Zeit die Membran passiert D = Diffusionskoeffizient A = Diffusionsfläche dc/dx = Konzentrationsgefälle über Membrandicke
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- Extraktionsmittel - zu erfüllende Kriterien hohes Lösungsvermögen für Extraktivstoffe Selektivität für erwünschte Extraktivstoffe Quellvermögen
- Ethanol - als Extraktionsmittel gutes Lösungsmittel für viele Substanzen physiologisch verträglich mikrobizid besser für lipophile Substanzen, als Wasser teuer (Steuer), jedoch entfällt die Steuer in der Produktion, d.h. bei der Nutzung, um andere Produkte herzustellen
- Wasser - als Extraktionsmittel oft gutes Lösungsvermögen Quellvermögen! Nachteil: mikrobiell stark anfällig
- Extrakt Herstellungsschritte: Droge - Abschwemmphase - Extraktion - Extrakt Konzentrierte flüssige, feste oder zähflüssige Zubereitungen aus getrocknetem pflanzlichem oder tierischem Material Mazeration/ Perkolation mit Ethanol
- Fluidextrakt Herstellungsschema: Droge - Abschwemmphase - Exktraktion - Fluidextrakt Mazeration/ Perkolation mit Ethanol flüssige Zubereitungen Herstellung auch durch Verdünnung möglich Anforderung: geringfügiger Niederschlag zulässig
- Dickextrakt Herstellungsschema: Droge - Extrakt - Einengung - Dickextrakt "Spissumextrakt" partielles Eindampfen von Fluidextrakten Trockenrückstand mind. 70% (m/m)
- Trockenextrakt Herstellungsschema: Droge - Extraktion - Einengung - Trocknung - Trockenextrakt feste Zubereitung vollständiges Verdampfen des verwendeten Menstruums Trockenrückstand mind. 95% (m/m)
- Tinkturen - Definition Flüssige Zubereitungen aus getrocknetem pflanzlichen oder tierischem Material Ansatzverhältnis 1:5 Droge zu Menstruum oder 1:10 Droge zu Menstruum
- Tinkturen - Herstellungsarten Mazeration/ Perkolation mit Ethanol in einer geeigneten Konzentration Lösen oder Verdünnen von Exktrakten unter Verwendung von Ethanol mit geeigneter Konzentration
- Tinkturen - Anforderungen Klare Flüssigkeiten, jedoch geringer Niederschlag erlaubt Trockenrückstand bestimmen Ethanolgehalt berechnen Reinheitsprüfungen durchführen
- Herstellverfahren Diskontinuierliche Verfahren Kontinuierliche Verfahren
- Diskontinuierliche Verfahren Geschlossene Systeme: Kein Zu- oder Abfluss Mischung von Droge und Menstruum Gleichtgwichtseinstellung nach Zeitspanne X Nicht erschöpfendes Verfahren, d.h. Exktraktionsmittel größer, als die Drogenmasse Ruhende Mazeration, Remazeration, Digestion, Bewegungsmazeration, Wirbel-/Turboextraktion, Ultraschallextraktion
- Kontinuierliche Verfahren Offene Systeme: Zugabe von Droge, Menstruum, Abscheidung von Rückstand und Miscella Permanente Neueinstellung von lokalen Gleichgewichten Erschöpfende Verfahren, d.h. Extraktionsmittelmasse kleiner, als Drogenmasse Perkolation, Reperkolation, Evakolation, Diakolation, Gegenstromverfahren, Extraktion mit überkritischen Fluiden, Soxhlet-Extraktion
- Ruhende Mazeration Exktraktionsvorgang bei Raumtemperatur 5 Tage in einem geschlossenen Gefäß, dann dekantierte und erneute 5 tägige Lagerung bei unter 15°C, dann Filtrieren Zeitaufwendig Wenig ergiebig
- Remazeration Teilung des Menstruums Ekraktion, Kolieren, Zweitextraktion Zeitaufwendig (noch zeitaufwendiger, als die Mazeration), wenig ergiebig
- Digestion bei erhöhter Temperatur (40-50°C) Nachtrübung beim Abkühlen
- Bewegungsmazeration bei Raumtemperatur 6-24 Stunden lang unter ständiger Bewegung der Droge im Menstruum
- Wirbel-/ Turboextraktion Exktraktion nach dem Rotor-Stator-Prinzip, d.h. Extraktion mit Hilfe hochtouriger Rührer positiv: schnelle Gleichgewichtseinstellung negativ: hoher Feinanteil später, da die Droge sehr stark zerkleinert wird bei dem Prozess
- Ultraschallextraktion durch Ultraschall erhöhung der Permeabilität der Zellwände Erhöhung der mechanischen Beanspruchung der Zellen negativ: oxidative Zersetzung, Metallspuren im Extrakt, hohe Energiekosten bei der Ultraschallextraktion keine Plasticfalcons, sondern nur Glasfalcons einsetzen, da das Plastik den Ultraschall dämpft
- Perkolation, Reperkolation, Evakolation, Diakolation Aufbau des Perkolators: in einem Trichter mit Auslasshahn: unterste Schicht Watte, dann die Droge, dann Filterpapier, dann Glaskugeln oder Glasschrott -> von oben wird Ethanol rein getropft und unten wird das Perkolat mit der gleichen Tropfgeschwindigkeit rausgetropft d.h. kontinuierlicher Zu- und Abfluss von Menstruum bzw. Miscella Vorquellung der Droge außerhalb des Perkolators (im Extraktionsmittel) unerlässlich! Tropfgeschwindigkeit: 4-6 Tropfen/min por 100g Droge negativ: Schleimdrogen sind nicht perkolierbar Reperkolation: mehrere Perkolatoren hintereinander geschaltet Evakolation: Perkolation mit Hilfe von Unterdruck Diakolation: Perkolation mit Hilfe von Überdruck
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- Gegenstromverfahren zur kontinuierlichen Extraktion Trägerstoff und Extraktionsmittel werden durch eine Mischapparatur in entgegengesetzte Richtung gefahren, d.h. auf der einen Seite läuft das Extraktionsmittel in die Apparatur, während in entgegengesetzter Richtung, das Drogenmaterial über eine Walze/ Schraube dem Extraktionsmittel entgegengebracht wird. Der Auszug läuft dann in der gleichen Richtung aus der Apparatur, wie das Exktraktionsmittel rein läuft. Extraktionsmittel und Feststoffe können ständig neu hinzugegeben werden. frisches Lösungsmittel trifft auf bereits extrahierte Droge -> immer wieder neues Konzentrationsgefälle, weitere Extraktion kann temperiert werden Optimierung durch Änderungen des Neigungswinkels, der Transportgeschwindigkeit, der Temperatur, dem Druck, etc.
- Extraktion mit überkritischen Fluiden überkritisch heißt: T > Tc und P > Pc (z.B. CO2 Pc = 74bar und Tc = 31°C) Das sogenannte "Fluid" hat Eigenschaften einer Flüssigkeit, wie auch eines Gases; es muss ein Lösevermögen für Exktraktivstoffe zeigen; es hat flüssigkeitsähnliche Dichten, jedoch eine deutlich niedrigere Viskosität was zu einer Erhöhung der Diffusionsgeschwindigkeit führt Bis jetzt wird für pharmazeutische Zwecke nur CO2 genutzt (Petadolex®) zur Extraktion von fetten Ölen, ätherischen Ölen und lipophilen Extraktivstoffen Alternative zum CO2 bietet z.B. das sehr giftige Dichlormethan -> sehr giftig, jedoch auch keine Rückstandsproblematik
- Kolieren ein Trennverfahren kann nur bei kleinen Auszugsmengen angewendet werden, da große Anteile Flüssigkeit im Drogenrückstand verbleiben d.h. dass man Stoffe (hier Drogenmaterial) durch ein Tuch filtriert
- Soxhlet-Extraktion nach Vorlesung: Erwärmung des Menstruums -> Menstruum steigt durch Dampfleitungsrohr in Rückflusskühler -> kondensiert im Rückflusskühler -> Menstruum tropft auf die zu extrahierende Droge -> Erwärmung des Menstruums ... Steigt der Flüssigkeitsstand bis zum Wendepunkt des Heberohrs, fließt die Miscella komplett zurück in den Rundkolben -> Heberprinzip positiv: geringer Extraktionsmittelverbrauch; kurze Dauer; erschöpfende Extraktion negativ: bei hohen Temperaturen, d.h. starke Belastung der Extraktivstoffe; hoher Energieeinsatz nötig nach: http://www.bcp.fu-berlin.de/chemie/chemie/studium/ocpraktikum/ressourcen/laborpraxis/laborpraxis_webinfos/apparaturen/glasgeraete/soxhlet.html (mit Animation) (Abrufdatum: 15.11.2016, 12:01 Uhr) kontinuierliche Extraktion löslicher Komponenten aus Feststoffen Lösungsmittel wird im Extraktionsraum destilliert -> Feststoff wird ausgelaugt über ein seitliches Kapillarrohr, wird der Extraktionsraum immer wieder geleert und ein neuer Exktrationszyklus kann starten
- Geschwindigkeitsbestimmende Einflüsse während der Extraktion Quellungszustand der Droge Zerkleinerungsgrad der Droge Extraktionstemperatur Art und Intensität des Extraktionsverfahrens (z.B. Temperatur, Bewegung, ...)
- Gleichgewichtslage der Extraktion wird beeinflusst durch... Art und Intensität des Extraktionsverfahrens Eigenschaften des Menstruum (pH-Wert, Polarität, Viskosität, Zusätze wie Elektrolyte oder Tenside) Ansatzverhältnis von Droge zu Extraktionsmittel Extraktionsdauer bevor das dynamische Gleichgewicht eingestellt ist
- Standardisierte Extrakte nach Ph.Eur. Wirksame Inhaltsstoffe bekannt Einstellung auf diese Inhaltsstoffe durch Mischen unterschiedlicher Chargen oder Hinzufügen von inertem Material
- Quantifizierte Extrakte nach Ph.Eur. Wirksamer Inhaltsstoff nicht eindeutig bekannt (z.B. sedative Wirkung des Baldrians) Einstellung auf wirksamkeitsmitbestimmende Inhaltsstoffe durch Mischen von Chargen
- Extrakte nach Ph.Eur. die nicht standadisiert sind und nicht quantifiziert Extrakt definiert durch seinen Herstellungsprozess und Spezifikation -> keine Einstellung auf die Inhaltsstoffe Wirksamkeitsbestimmende Inhaltsstoffe noch nicht definiert Analytische Marker für Kontrollzwecke nötig
- Wirksamkeitsbestimmende Inhaltsstoffe im isolierten Zustand den gleichen therapeutsichen Effekt, wie im Gesamtextrakt sind für die Wirksamkeit des Extraktes verantwortlich z.B. Senna (Senna alexandrina, Sennae folium, Sennoside), Mariendistel (Silybum marianum, Silymarin)
- Wirksamkeitsmitbestimmende Inhaltsstoffe ergeben im isolierten Zustand nicht den gleichen therapeutischen Effekt, wie im Gesamtextrakt mitverantwortlich für die Wirksamkeit des Extraktes, nicht Hauptverantwortlich z.B. Crataegus (Weißdorn, Crataegus laevigata oder auch Crataegus monogyna), Ginkgo (Ginkgo biloba), Johanniskraut (Hypericum spec. bzw. Hypericum perforatum)
- Leitsubstanzen und analytische Marker bei Extrakten keinen eigenen Beitrag zur Wirksamkeit Chemisch definierte Inhaltsstoffe analytische Hilfsmittel zu Kontrollzwecken z.B. Brennnessel (Urtica spec.), Passionsblume (Passiflora)
- Zulassung: normaler bzw. individueller Weg Wirksamkeit und Unbedenklichkeit nachgewiesen basierend auf pharmakologischen, toxikologischen und klinischen Studien
- Zulassung: well-established use Wirksamkeit und Unbedenklichkeit basieren auf epidemiologischen Daten, Monographien und publizierter wissenschaftlicher Literatur muss mindestens bereits seit 10 Jahren bestehen
- Registrierung: traditional use Wirksamkeit und Unbedenklichkeit aufgrund langdauernder Verwendung und Erfahrung bestätigt Verwendung min. 30 Jahren und davon min. 15 Jahre innerhalb der EU Sog. "Traditionelles pflanzliches Arzneimittel" Hintergrund: in der Geschichte der Pharmazie gibt es noch nicht so lange, so gute, aussagekräftige und standardisierte Methode die Wirksamkeit und Unbedenklichkeit nachzuweisen, geht dann nach dem Motto "So haben wir es schon immer gemacht und es war schon immer gut so"