Gele: Aufbau, Einteilung und Hydrogelgrundlagen
Gele bestehen aus einem Gelbildner und einer Flüssigkeit, werden nach Grundlage und Teilchenform eingeteilt und verdanken als Hydrogele ihre typischen Eigenschaften dem hohen Wassergehalt.
Das Wichtigste in Kürze
- Ein Gel ist eine halbfeste Zubereitung aus einem Gelbildner und einer Flüssigkeit, die im Gelgerüst festgehalten wird; löst sich das Gerüst, entsteht ein Sol.
- Man unterscheidet Hydrogele (Wasser plus Gelbildner) und lipophile Oleogele; beide gelten als einphasig.
- Hydrophile Gele werden in Sphäro-, Linear- und Lamellarkolloide eingeteilt, etwa Celluloseether als Linear- und Bentonit als Lamellarkolloid.
- Gele brauchen keinen Emulgator; Natriumlaurylsulfat ist kein Bestandteil von Hydrogel-Grundlagen.
- Hydrogele enthalten oft etwa 90 % Wasser und als Feuchthaltemittel Glycerol oder Propylenglykol, nicht Isopropanol oder Saccharose.
- Hydrogele sind nicht fettend, mit Wasser abwaschbar und wirken durch Verdunstung kühlend, verstärkt durch Isopropanol.
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Worum es geht
Gele sind halbfeste Zubereitungen zur kutanen Anwendung, etwa als kühlendes Diclofenac-Gel bei Prellungen. Für die Rezeptur muss man wissen, woraus ein Gel besteht, welche Geltypen es gibt und welche Hilfsstoffe in ein Hydrogel gehören.
Was ein Gel ist
Ein Gel entsteht in der Regel aus zwei Komponenten: einer festen, dem Gelbildner, und einer Flüssigkeit. Der Gelbildner baut ein dreidimensionales Netz auf. In dessen Maschen bleibt die Flüssigkeit gefangen wie Wasser in einem Schwamm.
Halbfeste Zubereitung, in der ein Gelbildner ein Gerüst bildet, das eine Flüssigkeit festhält. Wird das Gerüst gelöst, wird die Zubereitung fließfähig.
Die Vernetzung ist oft umkehrbar. Löst sie sich, etwa beim Erwärmen eines Gelatinegels, entsteht ein fließfähiges Sol. Beim Abkühlen bildet sich das Gerüst neu. Diesen Wechsel nennt man Gel-Sol-Umwandlung. Wie Gele unter Scherung fließen, behandelt die Viskosität.
Einteilung der Gele
Nach der Flüssigkeit unterscheidet man zwei Gruppen. Hydrogele sind hydrophil und bestehen aus Wasser und einem Gelbildner. Lipophile oder hydrophobe Gele heißen Oleogele, ihre Grundlage ist ein Öl. Kutane Gele sind also nicht automatisch hydrophil. Oleogele behandelt die Seite Lipophile Gele.
Beide Gruppen gelten als einphasige Systeme. Das Gerüst ist so fein verteilt, dass keine abgrenzbare zweite Phase entsteht. Hydrogele sind kolloiddispers, die Gelbildner-Teilchen liegen also im Bereich der Kolloide.
Hydrophile Gele teilt man nach der Form der Gelbildner-Teilchen ein:
| Typ | Teilchenform | Beispiel |
|---|---|---|
| Sphärokolloid | kugelförmig | – |
| Linearkolloid | fadenförmige, verknäuelte Makromoleküle | Celluloseether, Carbomer |
| Lamellarkolloid | Plättchen im Kartenhausgefüge | Bentonit |
Ein Gel braucht keinen Emulgator. Emulgatoren stabilisieren die Grenzfläche zwischen zwei Phasen, und eine solche Grenzfläche fehlt im einphasigen Gel. Stabile Gele kommen daher ohne O/W- und W/O-Emulgatoren aus. Ein Hydroxyethylcellulose-Glycerol-Wasser-Gel enthält entsprechend keinen anionischen Emulgator. Auch Natriumlaurylsulfat gehört nicht in eine Hydrogel-Grundlage.
Gel heißt einphasig, also ohne Emulgator. Auch ein Carbomergel mit 2-Propanol bleibt nach Ph. Eur. ein Hydrogel.
Bestandteile von Hydrogelen
Grundlage hydrophiler Gele sind Wasser, Glycerol, Propylenglycol oder ihre Mischungen. Der Wasseranteil ist hoch und liegt oft bei etwa 90 %. Wasserhaltiges Carbomergel DAB enthält sogar mehr als 95 % Wasser. Auch ein Hydroxyethylcellulosegel ist wasserhaltig. Vaselin gehört dagegen in hydrophobe Salben, nicht in Hydrogele. Umgekehrt sind Glycerol und Propylenglycol keine typischen Bestandteile hydrophober Gele.
Hydrogele enthalten üblicherweise ein Feuchthaltemittel. Es bindet Wasser und verhindert, dass das Gel austrocknet. Geeignet sind Glycerol und Propylenglykol. In einem Carmellose-Natrium-Gel dient Glycerol also als Feuchthaltemittel und nicht als Emulgator. Isopropanol eignet sich nicht, weil es selbst rasch verdunstet. Im Carbomergel hat 2-Propanol daher eine andere Aufgabe. Auch Saccharose ist als Feuchthaltemittel für Hydrogele ungeeignet.
Anwendungseigenschaften
Die Eigenschaften folgen aus dem hohen Wassergehalt und gelten besonders für rein wässrige Hydrogele. Sie sind nicht fettend und lassen sich mit Wasser abwaschen, Bentonitgel ebenso wie Celluloseethergele. Anders als ein Vaselinfilm bilden sie keine dichte Schicht. Die Hautatmung beeinträchtigen sie deshalb nicht.
Auf der Haut wirken Hydrogele kühlend. Das verdunstende Wasser entzieht der Haut die nötige Verdampfungswärme. Enthält das Gel Isopropanol, verdunstet dieses noch schneller und verstärkt die Kühlwirkung.
Quiz
Aussage 1
Hydrogele kühlen die Haut, weil das verdunstende Wasser ihr Wärme entzieht.
Die Verdunstung verbraucht Wärme aus der Haut; zugesetztes Isopropanol verstärkt den Effekt.
Aussage 2
Bentonitgele zählen zu den Lamellarkolloiden, weil Bentonit plättchenförmige Teilchen in einem Kartenhausgefüge bildet.
Lamellarkolloide bestehen aus Plättchen; Bentonit ist das typische Beispiel.
Aussage 3
In einem Carbomergel mit 2-Propanol übernimmt das 2-Propanol die Funktion des Feuchthaltemittels.
Isopropanol verdunstet rasch und ist als Feuchthaltemittel ungeeignet. Geeignet sind Glycerol und Propylenglykol.
Aussage 4
Hydrophile Gele benötigen zur Stabilisierung einen O/W-Emulgator.
Gele sind einphasig und haben keine Grenzfläche, die ein Emulgator stabilisieren müsste. Stabile Gele kommen ohne O/W- und W/O-Emulgatoren aus.
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