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aktualisiert am 15. April 2014

ISBN 9783868539486

Euro 84,00 inkl. 7% MwSt


978-3-86853-948-6, Reihe Thermodynamik

Katja Poschlad
Experimentelle und theoretische Untersuchungen der Wirkstoffaufnahme und -abgabe von Poly-(N-isopropylacrylamid)-Hydrogelen

201 Seiten, Dissertation Technische Universität Berlin (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Hydrogele sind vernetzte Makromoleküle, die hydrophile Gruppen aufweisen. Aufgrund ihrer Hydrophilität können Hydrogele Wasser und darin gelöste Substanzen unter Volumenzunahme aufnehmen. Dieser Vorgang wird Quellung genannt.

In der vorliegenden Arbeit wurden Hydrogele, die aus Poly-N-isopropylacrylamid aufgebaut sind, experimentell und theoretisch in wässrigen Lösungen von Ascorbinsäure und Nicotinsäure untersucht.

Bei den durchgeführten Experimenten wurde der Einfluss des Vernetzungsgrades der Hydrogele, der Temperatur des Systems sowie der Konzentration der umgebenden Phase auf den Quellgrad und die Wirkstoffaufnahme untersucht. Durch eine Erhöhung des Vernetzungsgrades wird das Hydrogel steifer und zeigt dadurch eine geringre Quellung. Zudem stellte sich heraus, dass die Quellung durch Anwesenheit von Wirkstoffe in der Lösung verringert wird. Trotz der geringeren Quellung nimmt das Hydrogel mit steigender Konzentration mehr Wirkstoff auf. Zur Simulation des menschlichen Körpers wurden sogenannte biologische Flüssigkeiten verwendet. Dabei zeigte sich, dass der Quellgrad durch die Komponenten in den biologischen Flüssigkeiten herabgesetzt wird.

Mit einem thermodynamischen Modell, das ein GE-Modell zur Beschreibung der flüssigen, umgebenden Phase mit einer Netzwerktheorie zur Beschreibung der Elastizität kombiniert, wurde der Quellgrad sowie die Wirkstoffaufnahme in Abhängigkeit der Konzentration und der Temperatur ermittelt. Dazu wurden die Parameter des GE-Modells an Phasengleichgewichtsdaten des unvernetzten Polymers angepasst. Mit diesen Parametern konnte die Temperaturabhängigkeit der Quellung in Wasser und wässriger Ascorbinsäurelösung qualitativ korrekt vorhergesagt werden. Mit Rejustierung von zwei Parametern konnte der Quellgrad in Abhängigkeit der Temperatur quantitativ korrekt korreliert werden. Die Quellung und die Wirkstoffaufnahme von Ascorbinsäure bei 25°C wurden innerhalb des experimentellen Fehlers quantitativ korrekt vorhergesagt.

Neben dem Quellgleichgewicht wurde auch die Wirkstofffreisetzung experimentell und theoretisch untersucht. Es zeigt sich, dass die Freisetzungskinetik vom Vernetzungsgrad des Hydrogels abhängt, wodurch die Geschwindigkeit der Freisetzung eingestellt werden kann.