Polyethylenglykol
Synonyme: Macrogol, Polyethylenoxid
1. Definition
Polyethylenglykol, kurz PEG, ist ein chemisch inertes, wasserlösliches, nicht resorbierbares und nicht toxisches Polymer, das je nach Kettenlänge flüssig oder fest ist.
2. Nomenklatur
Polyethylenglykol bzw. Macrogol wird immer in Kombination mit einer Zahl angegeben, welche die mittlere Molekülmasse in g/mol angibt (z.B. Macrogol 3000).
3. Chemie
Polyethylenglykol wird durch die Polymerisation von Ethylenoxid hergestellt. Bei Molekulargewichten von 600 g/mol oder weniger ist der Hilfsstoff flüssig, bis zu 1.000 g/mol ist die Konsistenz halbfest. PEG mit höheren Molmassen liegt als wachsartige Substanz oder Schuppen vor.
Polyethylenglykole sind sehr leicht wasserlöslich. Niedermolekulare Varianten sind darüber hinaus gut löslich in vielen organischen Lösemitteln, wie Ethanol, Aceton oder Dichlormethan. Die Löslichkeit in Ethanol nimmt mit steigender Kettenlänge ab. In fetten Ölen und Ether ist PEG immer unlöslich.
Polyethylenglykol ist hygroskopisch.
4. Wirkmechanismus
Hochmolare Polyethylenglykole sind praktisch nicht resorbierbar und haben einen starken osmotischen Effekt, da sie Wasser über Wasserstoffbrückenbindungen in Form von Hydrathüllen binden. Dadurch wird Wasser im Darmlumen gesammelt und das Stuhlvolumen erhöht. Dies wiederum löst über neuromuskuläre Reize eine gesteigerte Motilität des Kolons aus und führt folglich zu einem verbesserten propulsiven Transport des aufgeweichten Stuhls.
5. Pharmakokinetik
PEG passiert den Darm ohne Veränderung und ist im Gastrointestinaltrakt nur minimal resorbierbar. Resorbiertes Polyethylenglykol wird über den Urin ausgeschieden.
6. Anwendungsgebiete
6.1. Anwendung als Arzneimittel
Polyethylenglykole mit hohen molaren Massen (3.350 oder 4.000 Dalton) werden, abhängig von der Dosis, für die Behandlung chronischer Obstipation oder als Laxans zur Darmreinigung vor klinischen Eingriffen (endoskopische oder radiologische Untersuchungen des Darms) genutzt.[1] Sie sind außerdem Bestandteil zahlreicher Dermatika (Fertigarzneimittel und Rezepturen). Des Weiteren wird Polyethylenglykol zur PEGylierung von Arzneistoffen und zur Erzeugung von Stealth-Nanopartikeln verwendet.
PEG-basierte Elektrolytlösungen zählen zur pharmakotherapeutischen Gruppe der osmotisch wirksamen Laxanzien. Eine orale Einnahme verursacht einen moderaten Durchfall und führt damit zu einer schnellen Entleerung des Darms.
PEG-basierte Lösungen sind etablierte Mittel für die Darmreinigung. Durch den Zusatz von Ascorbinsäure wird der osmotische Effekt erhöht, sodass die notwendige Trinkmenge im Vergleich zu Lösungen ohne Ascorbinsäure von 4 Liter auf 2 Liter reduziert werden kann. Durch die zusätzlich vorliegenden Elektrolyte und bei gleichzeitig ausreichender Flüssigkeitsaufnahme können mögliche klinisch relevante Veränderungen des Elektrolyt- und Wasserhaushalts verhindert und damit das Dehydratationsrisiko reduziert werden. Die Hydratation des Stuhls ermöglicht zudem einen erleichterten Stuhlgang.[2][3]
6.2. Anwendung als pharmazeutischer Hilfsstoff
In der Tablettenherstellung wird PEG bei der Schmelzgranulation eingesetzt. Die molare Masse der Polyethylenglykole liegt hierbei zwischen 4.000 und 6.000 g/mol. Es kann darüber hinaus als hydrophiles Schmiermittel dienen, wenn es in Konzentrationen zwischen 5 und 10 % im Tablettierpulver vorliegt.
Niedermolekulare Polyethylenglykole fungieren als Weichmacher für die Filmbildung auf überzogenen Tabletten. Die Anwendungskonzentration liegt zwischen 5 bis 30 % des Polymergewichts, das den Film bildet. PEG erhöht dabei auch die Permeabilität der Filmüberzüge.
Polyethylenglykole können als hydrophile Grundlagen für Suppositorien verwendet werden. Hierfür wird PEG mit Massen bis zu 6.000 g/mol genutzt, dessen Schmelzpunkt höher ist als die Körpertemperatur. Der Zerfall dieser Suppositorien erfolgt somit ausschließlich durch langsames Auflösen im Rektalschleim und nicht durch Schmelzen.
Mischungen von PEG unterschiedlicher Kettenlänge werden als hydrophile Salbengrundlagen eingesetzt. Durch die hygroskopischen Eigenschaften ziehen Polyethylenglykole Wasser aus den Zellwänden von Bakterien und töten diese ab, weshalb die Salben nicht konserviert werden müssen.
Polyethylenglykole mit Molmassen über 300 g/mol dürfen in Konzentrationen bis zu 30 % in Parenteralia eingesetzt werden.
7. Einzelnachweise
- ↑ De Giorgio et al Use of macrogol 4000 in chronic constipation. Eur Rev Med Pharmacol Sci, 2011
- ↑ Mathus-Vliegen et al Consensus guidelines for the use of bowel preparation prior to colonic diagnostic procedures: colonoscopy and small bowel video capsule endoscopy. Curr Med Res Opin; 2013
- ↑ Ell et al Randomized trial of low-volume PEG solution versus standard PEG + electrolytes for bowel cleansing before colonoscopy. Am J Gastroenterol, 2008
8. Quellen
- R. Voigt (2010): Pharmazeutische Technologie, Deutscher Apotheker Verlag, Stuttgart
- Peter C. Schmidt, Siegfried Lang (2013): Pharmazeutische Hilfsstoffe, Govi-Verlag, Eschborn