Lipophile Gele und ihre Gelbildner
Lipophile Gele bestehen aus einem Öl, das Polyethylen oder Metallseifen verfestigen. Hier geht es um ihre Eigenschaften, ihre Grundlagen und ihre Gelbildner.
Das Wichtigste in Kürze
- Ein Oleogel ist ein wasserfreies Gel, dessen flüssige Phase ein Mineralöl oder ein fettes Öl ist und das ein lipophiler Gelbildner verfestigt.
- Oleogele sind nicht mit Wasser mischbar, lassen sich mit Sudanrot anfärben und sind als EKG-Elektrodengele ungeeignet, weil sie keinen Strom leiten.
- Typische Grundlage ist dickflüssiges Paraffin mit Polyethylen, standardisiert als Hydrophobes Basisgel DAC, eine Alternative zu Vaselin. Auch fette Öle wie Erdnussöl eignen sich.
- Polyethylen löst sich in heißem Paraffin und bildet beim schnellen Abkühlen ein Kristallitnetz. Polyethylenglykol ist dagegen wasserlöslich und gehört nicht in Oleogele.
- Aluminiumstearat und Zinkstearat gelieren fette Öle, Zinkstearat auch flüssiges Paraffin. Aluminiumstearat erhöht die Viskosität öliger Lösungen, Hydrogele bilden beide nicht.
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Gele ohne Wasser
Oleogele sind Gele, deren flüssige Phase ein Öl ist und kein Wasser. Sie ergänzen die Hydrogele, die bei Aufbau und Einteilung der Gele eingeführt werden. In der Rezeptur dienen sie vor allem als wasserfreie, gut streichfähige Alternative zu Vaselin.
Eigenschaften
Ein Oleogel (lipophiles oder hydrophobes Gel) besteht aus einer öligen Flüssigkeit, die ein Gelbildner zu einer streichfähigen Masse verfestigt. Die Grundlage ist wasserfrei. Deshalb lässt sich ein Oleogel auch nicht mit Wasser mischen oder abwaschen. Wasser perlt ab wie von einer gefetteten Pfanne.
Aus dieser Lipophilie folgen zwei wichtige Merkmale. Der fettlösliche Farbstoff Sudanrot löst sich in der Ölphase und färbt das ganze Gel rot an. Das Prinzip kennst du von der Bestimmung des Emulsionstyps. Außerdem leitet ein Oleogel keinen Strom.
Genau das schließt eine Anwendung aus. Ein Elektrodengel für die EKG-Ableitung muss Haut und Elektrode leitfähig verbinden. Dafür braucht es Wasser mit gelösten Elektrolyten, also ein Hydrogel. Lipophile Gele sind als Elektrodengele ungeeignet.
Auch die Herstellung folgt eigenen Regeln. Das Cremeschmelzverfahren gehört zur Kakaobutter und zu den Suppositorien. Oleogele entstehen anders: Man löst oder verteilt den Gelbildner im heißen Öl und lässt die Mischung kontrolliert abkühlen.
Grundlagen
Die flüssige Phase eines Oleogels stammt aus zwei Stoffgruppen. Die erste sind Mineralöle, also dickflüssiges und dünnflüssiges Paraffin. Das sind gesättigte Kohlenwasserstoffe. Sie reagieren kaum und werden nicht ranzig. Die zweite Gruppe sind fette Öle, also flüssige Triglyceride wie Erdnussöl. Sie sind hautverwandter, können aber oxidieren.
Die typische Kombination ist dickflüssiges Paraffin mit Polyethylen. Als Rezepturgrundlage ist sie standardisiert: Das Hydrophobe Basisgel DAC ist dickflüssiges Paraffin, das mit etwa 5 % Polyethylen geliert ist. Es gilt als Alternative zu Vaselin. Anders als Vaselin bleibt seine Konsistenz über einen weiten Temperaturbereich nahezu gleich. Mehr zu Vaselin steht bei den hydrophoben Salben.
Welche Stoffe nicht in die Grundlage gehören, wird im Examen gerne gefragt: Achte besonders auf Macrogol-20-glycerolmonostearat und auf Polyethylenglykol. Macrogol-20-glycerolmonostearat ist ein hydrophiler O/W-Emulgator für Cremes. In einem wasserfreien Gel hat er keine Aufgabe. Polyethylenglykol gehört ebenfalls nicht in ein Oleogel, obwohl sein Name fast wie Polyethylen klingt.
Polyethylen \(\ce{H-(CH2-CH2)_{n}-H}\) ist ein reiner Kohlenwasserstoff und geliert Paraffin. Polyethylenglykol (Macrogol) \(\ce{HO-(CH2-CH2-O)_{n}-H}\) trägt Ethersauerstoffe und OH-Endgruppen. Es ist deshalb wasserlöslich und bildet hydrophile Salben.
Polyethylen und Metallseifen
Zwei Gruppen von Gelbildnern verfestigen Öle: Polyethylen und Metallseifen. Beide bauen im Öl ein Gerüst auf, das die Flüssigkeit in seinen Zwischenräumen festhält.
Polyethylen
Polyethylen ist der klassische Gelbildner für Paraffin. Es geliert dickflüssiges ebenso wie flüssiges Paraffin. Bei der Herstellung löst man das Polymer in heißem Paraffin, typischerweise bei etwa 130 °C. Dann kühlt man die Lösung schnell ab. Die Ketten kristallisieren dabei zu vielen feinen Kristalliten, die sich zu einem Netz verknüpfen. Man kann sich das wie einen Schwamm vorstellen, der Öl statt Wasser hält.
Die schnelle Abkühlung ist der entscheidende Schritt. Langsames Abkühlen liefert wenige große Kristalle und kein gleichmäßiges Gel. Wirkstoffe arbeitet man deshalb in das fertige Gel ein, ohne es wieder stark zu erhitzen. Sonst schmilzt das Kristallitnetz und bildet sich beim gewöhnlichen Abkühlen nicht zurück.
Metallseifen
Metallseifen sind Salze langkettiger Fettsäuren mit mehrwertigen Metallionen. Für Oleogele nutzt man Aluminium- und Zinkseifen, vor allem Aluminiumstearat und Zinkstearat. Im Zinkstearat sitzen zwei Stearatreste an einem zweiwertigen \(\ce{Zn^2+}\)-Ion, die Summenformel lautet \(\ce{Zn(C17H35COO)2}\).
Die langen Alkylketten machen die Seife lipophil und werden vom Öl umspült. Die polaren Metall-Carboxylat-Köpfe lagern sich dagegen zusammen. So entsteht ein Gerüst, das das Öl verdickt. Mit fetten Ölen bilden Aluminium- und Zinkseifen auf diese Weise lipophile Gele. Zinkstearat geliert zusätzlich flüssiges Paraffin. Aluminiumstearat dient außerdem dazu, die Viskosität öliger Lösungen zu erhöhen.
| Gelbildner | Geliert | Besonderheit |
|---|---|---|
| Polyethylen | dick- und dünnflüssiges Paraffin | Lösen in der Hitze, schnelles Abkühlen |
| Aluminiumstearat | fette Öle | erhöht auch die Viskosität öliger Lösungen |
| Zinkstearat | fette Öle, flüssiges Paraffin | \(\ce{Zn^2+}\) mit zwei Stearatresten |
| Hochdisperses Siliciumdioxid | Öle | anorganisch, siehe anorganische Gelbildner |
Abgrenzung von Hydrogelbildnern
Metallseifen sind in Wasser praktisch unlöslich. Sie quellen dort nicht und können kein Hydrogel aufbauen. Aluminiumseifen und Zinkseifen gehören deshalb ausschließlich in lipophile Systeme. Hydrogele entstehen aus quellbaren hydrophilen Polymeren wie Carbomer oder Celluloseethern.
Auch unter den lipophilen Hilfsstoffen geliert längst nicht jeder. Oleyloleat ist ein flüssiger Wachsester. Er ist selbst eine Ölkomponente und verdickt nichts. Zinkoxid ist ein unlösliches Pulver, das in Pasten als Feststoff dient.
Zinkstearat geliert Öle, Zinkoxid nicht. Erst die langen Fettsäureketten der Seife verankern das Metallion im Öl und machen ein Gerüst möglich.
Examensklassiker: Polyethylen geliert flüssiges und dickflüssiges Paraffin, Aluminium- und Zinkseifen gelieren fette Öle. Achte darauf, dass Aluminiumstearat und Zinkstearat nur lipophile Systeme verdicken und nie als Hydrogelbildner dienen.
Quiz
Aussage 1
Ein Oleogel färbt sich mit Sudanrot rot an.
Sudanrot ist ein fettlöslicher Farbstoff. Er löst sich in der Ölphase und färbt das gesamte lipophile Gel.
Aussage 2
Das Hydrophobe Basisgel DAC besteht aus dickflüssigem Paraffin, das mit Polyethylen geliert ist, und dient als Alternative zu Vaselin.
Es ist die standardisierte Form der typischen Oleogelgrundlage aus dickflüssigem Paraffin und etwa 5 % Polyethylen.
Aussage 3
Erdnussöl kann als flüssige Phase eines Oleogels dienen.
Neben Mineralölen sind fette Öle, also flüssige Triglyceride wie Erdnussöl, übliche Oleogelgrundlagen.
Aussage 4
Polyethylenglykol ist wegen seiner Polyethylenkette ein typischer Gelbildner für Paraffin-Oleogele.
Polyethylenglykol trägt Ethersauerstoffe und OH-Endgruppen und ist wasserlöslich. Paraffin geliert man mit Polyethylen, einem reinen Kohlenwasserstoff.
Aussage 5
Zinkstearat ist ein gebräuchlicher Gelbildner für Hydrogele.
Zinkstearat ist in Wasser praktisch unlöslich und quillt dort nicht. Es geliert fette Öle und flüssiges Paraffin, ist also ein Oleogelbildner.
Aussage 6
Aluminiumstearat wird verwendet, um die Viskosität öliger Lösungen zu erhöhen.
Als Metallseife verdickt Aluminiumstearat Öle. In größerer Menge bildet es mit fetten Ölen ein lipophiles Gel.
Aussage 7
Lipophile Gele eignen sich gut als Kontaktgel für die EKG-Ableitung, weil sie fest auf der Haut haften.
Ein Elektrodengel muss Strom leiten. Dafür braucht es Wasser mit Elektrolyten, also ein Hydrogel. Oleogele leiten nicht und sind ungeeignet.
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