Untersuchung der Hochdruckwirbelschicht zur lösungsmittelfreien Mikroverkapselung von Proteinen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Gerd Brunner
• Subject Area: Chemical and Thermal Process Engineering
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5445047

Proteine werden mit hydrophoben Stoffen in einer Hochdruckwirbelschicht lösungsmittelfrei in einem kontinuierlich durchführbaren Verfahren verkapselt. Hierzu werden unterschiedliche Verfahrensprinzipien untersucht und angewendet: (1) Trägerpartikel werden zunächst mit den Proteinen aus wässeriger Lösung und dann mit hydrophoben Verbindungen (Wachse, Glyceride) lösungsmittelfrei in der Wirbelschicht beschichtet. (2) Feste Formen der Wirkstoffe werden direkt verkapselt. Hier wird der Wirkstoff selbst fluidisiert und in der Wirbelschicht beschichtet. (3) Wirkstoffe werden einstufig mikroverkapselt: Dabei wird eine Mikroemulsion im Düsenbereich durch Vermischen mit in CO2 gelösten Beschichtungsmaterialien gebildet, versprüht und anschließend in der Wirbelschicht zu festen Partikeln geformt. (4) Wirkstoffe werden nach vorstehendem Prinzip einstufig mikroverkapselt, jedoch mit einem zusätzlichen Trägerfeststoff, wobei das Mischen während der Aussprühung stattfindet. Zunächst wird BSA (Rinderserumalbumin) als Modellprotein verwendet, anschließend ein pharmazeutisch wirksames Protein (Rinderinsulin). Die Hochdruckwirbelschicht verbessert das Feststoffhandling durch Vermeidung von Agglomeration und Kompaktierung von Schüttungen und Verbesserung der Beschichtung hinsichtlich Dicke, Dichtheit und Wirkstoffabgabe. Dies ist auf die gute Durchmischung des Feststoffs in der Wirbelschicht, auf den verbesserten Stoffübergang und die Transportfähigkeit des fluidisierten Feststoffes zurückzuführen. Die Beschichtung kann absatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden, wobei der Feststoff mittels Überlauf aus der Wirbelschicht abgezogen wird. Die erhöhten Druckbedingungen in der Wirbelschicht ermöglichen dabei eine Steuerung der Abscheidebedingungen und damit der Qualität der Beschichtung. Die thermodynamischen und fluiddynamischen Bedingungen für die Ausführung des Prozesses aus der Gasphase und aus der flüssigen Phase sowie bei einem eingesprühten Phasengemisch werden ermittelt.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Joachim Werther