Silikone

Chemie/Struktur

Die Bezeichnung Silikone umfasst die große Gruppe der Polydialkylsiloxane. Dabei handelt es sich um gemischt organisch-anorganische Polymere mit einem „Rückgrat“, das aus abwechselnd Silicium und Sauerstoff gebildet wird. Die freien Valenzen der Silicium-Atome sind mit zwei organischen Seitengruppen abgesättigt, meist Methyl-, Ethyl- oder Phenylgruppen. Die chemische Grundformel ist [R₂SiO]_n.

Durch Veränderung des Polymerisationsgrads, der Substituenten und deren Vernetzung ergeben sich viele Verbindungen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften. Silikone können dünn- oder dickflüssig, gelförmig, gummiartig oder hart wie Plastik sein. Die Alkyl-Gruppen stehen außen und schirmen die polare Siloxan-Kette ab. Dadurch haben die Polydialkylsiloxane ausgeprägte hydrophobe Eigenschaften.

Zahlreiche nützliche Eigenschaften

Silikone werden für ihre Vielseitigkeit und ihre Sicherheit geschätzt. Sie sind chemisch wenig reaktiv, stabil gegen Hitze, Oxidation und UV-Licht. Silikone sind nicht-komedogen, kaum toxisch und unterstützen nicht das mikrobielle Wachstum. Durch ihre geringe Oberflächenspannung spreiten sie gut und wirken schaumzerstörend. Sie haften gut auf der Haut, hinterlassen ein angenehm seidiges Gefühl und fetten nicht. Silikone können Filme bilden, wirken wasserabweisend und haben dennoch eine gute Durchlässigkeit für Gase, Wasserdampf und viele Wirkstoffe. Sie werden weder über die Haut, noch im Gastrointestinaltrakt resorbiert und auch nicht verstoffwechselt. Im medizinisch-pharmazeutischen Kontext werden Silikone vielfältig eingesetzt:

• Hilfsstoff in Dermatika bei Akne, Mykosen, Psoriasis, atopischem Ekzem, Narben, Hämorrhoiden, Analdermatosen
• Schaumzerstörer bei Verdauungsbeschwerden, vor Endoskopien und anderen Untersuchungen
• Hautschutzsalben zur Prophylaxe von Ulzerationen, Polster, Verbandmaterial, Wundauflagen,
• Brustimplantate, Prothesen, Orthesen, Kontaktlinsen
• Ophthalmologie: künstliche Linsen, Schläuche zum Offenhalten des Tränenkanals, Stents
• Gleitmittel bei Untersuchungen, Injektionen u. a.
• Haut- und Haarpflege: Shampoos, Haarkonditioner, Glanz- und Farbverbesserer, Haargele, Rasiermittel, wasserfeste Sonnenschutzprodukte
• Babysauger und Flaschenaufsätze
• Formentrennmittel, Schaumregulierer bei Herstellungs- und Abfüllprozessen (Technologie)

Verwendung in Arzneimitteln

Silikone werden äußerlich und innerlich angewendet. In topischen Zubereitungen schätzt man vor allem folgende Eigenschaften

• gute Verträglichkeit
• hohe chemische Stabilität
• gute Spreitbarkeit und ein angenehmes Hautgefühl
• Bildung hydrophober Filme ohne fettiges Gefühl auf der Haut
• hohe Widerstandskraft gegen Entfernung durch Baden, Schwitzen, Reiben
• hohe Permeabilität für Gase
• hohe Permeabilität für viele Wirkstoffe
• Einfluss auf die Bioverfügbarkeit von topischen Wirkstoffen
• gutes Wärmeableitungsvermögen verhindert Wärmestau

Wasserunlösliche Methylsilikonöle werden in Hautschutzsalben eingesetzt. Der von ihnen gebildete hydrophobe Film ist robust gegen mechanische Belastung und schützt die Haut gegen zahlreiche Noxen wie Wasser, Säuren, Salzlösungen, Mineralöle und Detergenzien. Dimeticone sind zwar wasserabweisend, aber durchlässig für Gase wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf. Damit unterdrücken sie die Hautatmung nicht völlig. Hautschutzsalben werden zur Behandlung und Vorbeugung von Berufsdermatosen und zum Hautschutz bei Stomaträgern eingesetzt.

Durch ihre Beständigkeit gegenüber Abreiben und Waschen können Silikone auch die Einwirkdauer von topisch aufgetragenen Wirkstoffen deutlich verbessern. Bei Hauterkrankungen mit trockener Haut (z. B. atopisches Ekzem und Psoriasis) nutzt man die Fähigkeit stärker okkludierender Silikone, den Wasserverlust der Haut verringern. Solche Silikongele können auch zur Narbenbehandlung eingesetzt werden. Sie verringern die Bildung von Narbengewebe, was mit einer verbesserten Hydratisierung der Keratinozyten in Zusammenhang gebracht wird.

In Akne-Präparaten sind Silikone günstig, da sie nicht komedogen wirken. Läusemittel nutzen die guten Spreit- und Benetzungseigenschaften der Silikone, die es ermög­lichen, dass sie in die Atemöffnungen der Läuse und ihrer Eier eindringen und diese ersticken.

Oral wird Polydimethylsiloxan als Wirkstoff eingesetzt und ist als Tabletten oder Tropfen im Handel. Man setzt die schaumzerstörende Wirkung bei Beschwerden ein, die durch vermehrte Gasansammlungen im Magen-Darm-Trakt hervorgerufen werden oder prädiagnostisch, um störende Gasblasen zu beseitigen. Die Siloxane zerstören die Schaumblasen, sodass die eingeschlossenen Gase resorbiert oder ausgeschieden werden können. Lineare Polydimethylsiloxane werden auch als Antidot bei Tensid-Vergiftungen verabreicht.

Dimeticon

Dimeticon ist ein Gemisch von vollständig methylierten linearen Siloxanpolymeren der Grundstruktur [(CH₃)₂SiO-]_n mit Trimethylsiloxy-Einheiten [(CH₃)₃SiO-] als Abschluss (Abb. 1). Die Ph. Eur. fordert einen Polymerisationsgrad von n = 20 bis 400, sodass eine nominale kinematische Viskosität zwischen 20 und 1300 mm² × s^-1 erreicht wird. Die nominale kinematische Viskosität wird als Zahl nach dem Namen der Substanz angegeben. Dimeticone sind klare, farb- und geruchlose Flüssigkeiten, deren Viskosität mit dem Polymerisationsgrad steigt. Sie sind praktisch unlöslich in Wasser, Glycerol und Propylenglycol, mit Isopropanol und Ethanol nur sehr begrenzt mischbar. Dafür sind sie in Iso­propylmyristat, unpolaren Lösungsmitteln, Mineralölen und Wachsen löslich. Dimeticone sind entflammbar, können aber als dünner Film in trockener Hitze (160° C, zwei Stunden) sterilisiert werden. Vom Autoklavieren wird abgeraten, da Dimeticon durch eindringendes Wasser trüb werden kann.

Dimeticon dient in kosmetischen und medizinischen Zubereitungen als Hautschutzmittel, Entschäumer, Wasserabweiser, Haftmittel und Emolliens. Als Hilfsstoff kann es Ver­fügbarkeit von Wirkstoffen am Wirkort verlängern.

Simeticon

Es handelt sich um eine grauweiße, viskose, opaleszierende Flüssigkeit, die unlöslich in Wasser und Alkohol ist. In Lösungsmitteln, die den Dimeticon-Anteil lösen, setzt sich das Siliciumdioxid ab. Soll Simeticon in wässrigen Zubereitungen verarbeitet werden, ist die Zugabe eines geeigneten Emulgators nötig, da es sonst wie Öl auf dem Wasser schwimmt. Außerhalb von pH-Wert 3 bis 10 besteht die Gefahr, die Polymerkette zu zerstören. Simeticon ist inkompatibel mit oxidierenden Stoffen. Eine Sterilisation durch trockene Hitze (160°C, vier Stunden) oder Autoklavierung ist möglich.

Simeticon wird als Wasserabweiser und als Entschäumer eingesetzt. Als Wirkstoff in Antiflatulenzien zieht man es dem Dimeticon vor, da es deutlich schneller wirkt. Diese Überlegenheit wird darauf zurückgeführt, dass die festen Siliciumdioxidpartikel die Zerstörung der Schaumlamellen durch das Dimeticon forcieren [6].

Cyclometicon

Das vollständig methylierte cyclische Siloxan der Grundform [-(CH₃)₂SiO]_n mit n = 4, 5, 6 (siehe Abb. 1) ist nicht in der Ph. Eur enthalten und kann von Apotheken auch nicht bezogen werden. Es ist jedoch in der USP monografiert. Cyclo­meticon ist eine flüchtige Flüssigkeit, die löslich in Ethanol, Isopropylmyristat, Isopropylpalmitat und Mineralölen ist, jedoch praktisch unlöslich in Glycerol, Propylenglycol und Wasser. Es ist das häufigste Silikon der kosmetischen Industrie.

Dermatologische Rezepturen

In Dermatika wird Dimeticon bevorzugt in hydrophilen Cremes und Emulsionen verarbeitet. Die übliche Konzentration in Cremes und Salben beträgt 10 bis 30%, in Emulsionen 0,5 bis 5%. Im Allgemeinen wird Dimeticon 350 verwendet, im Handel sind auch Dimeticon 100 und 1000.

Kombinationen von Dimeticon mit Betamethasonvalerat wurden in den DAC/NRF Rezepturenfinder aufgenommen. Dimeticon bildet einen wasserfesten Film auf der Haut, der auch beim Waschen kaum entfernt wird, und verlängert so die Verweildauer der Creme. Auch hier wird eine Aufbrauchsfrist von einem Jahr angegeben. Es kann angenommen werden, dass auch andere Wirkstoffe in die Dimeticon-Creme eingearbeitet werden können. Standardisierte Rezepturformeln und gesicherte Stabilitäts- oder Plausibilitäts­angaben existieren jedoch nicht.

Die früheren Standardrezepturen der DDR beinhalteten die Unguentum Dimeticoni 10% SR. Das enthaltene Dimeticon 200 ist nicht mehr erhältlich, kann aber durch Dimeticon 350 ersetzt werden. Grundlage war anionische hydrophile Creme SR 90, die mit konserviertem Wasser verdünnt wurde. Wird Unguentum Dimeticoni SR verordnet, empfiehlt es sich, die oben genannte NRF-Rezeptur als standardisierte Alternative anzubieten. Soll es dennoch anionische hydrophile Creme SR sein, ist zu beachten, dass diese nach DAC nicht mehr mit Parabenen konserviert wird. Passend zur Cremegrundlage muss daher mit Wasser verdünnt werden, das 0,14% Kaliumsorbat und 0,07% Citronensäure enthält (siehe Kasten „Rezepturformeln mit Silikonen“).

Lipophile Cremes lassen sich mit Dimeticon schlecht herstellen. Der DAC/NRF Rezepturenfinder nennt eine lipophile Harnstoff-Creme mit Dimeticon auf der Basis von Protegin^® XN, einer nicht-ionischen W/O-Salbengrundlage, für die es aber keine Stabilitäts- oder Plausibilitätsangaben gibt.

Orale Zubereitungen

Orale Zubereitungen stehen ausreichend als Fertigarzneimittel zur Verfügung. Die NRF-Monografien Dimeticon-Kapseln und -Pulver (ehemals NRF 6.13. und 6.14) wurden daher schon vor Jahren gestrichen.

Die Herstellung einer Entschäumerdispersion ist im Formularium hospitale standardisiert [1]. Die dort beschriebenen Dimeticon-Tropfen 7% enthalten Simethicone Emulsion USP, nach USP eine Mischung aus Simeticon, geeigneten Emulgatoren, Konservierungsmittel, Wasser und gegebenenfalls viskositätserhöhenden Zusätzen. Bei der genannten Entschäumerdispersion wird mit Hypromellose stabilisiert und mit Sorbinsäure konserviert.

Aus Dimeticon 350, hochdispersem Siliciumdioxid, Glycerolmonostearat und Polysorbat 80 könnte eine wasserdispergierbare Simeticon-Stammdispersion hergestellt werden [5]. Einfacher ist es mit der vorgefertigten 30%igen Simeticon-Stammdispersion zu arbeiten, die unter dem Namen Silikon-Antischaumemulsion Silfar^® SE 4 erhältlich ist.

Zusammenfassung

Ihre zahlreichen nutzbringenden Eigenschaften machen Silikone zu weit verbreiteten Bestandteilen von Körperpflegeprodukten, Medizinprodukten und Arzneimitteln, in der Rezeptur scheinen sie eine geringere Rolle zu spielen. Die Ph. Eur. monografiert nur Dimeticon und Simeticon, die auch als Rezeptursubstanzen im Handel erhältlich sind. Dimeticon lässt sich problemlos verarbeiten (siehe Kasten „Verarbeitungshinweise für Dimeticon“) und wird vorzugsweise in amphiphilen und hydrophilen Cremes rezeptiert. Mit hydrophiler Dimeticon-Creme 10% NRF 11.34. steht eine standardisierte Rezepturformel zur Verfügung. Durch ein ausreichendes Angebot an Fertigarzneimitteln sind Verordnungen mit Simeticon in niedergelassenen Apotheken dafür wenig wahrscheinlich. |