Puffersysteme für den perfekten pH-Wert

Puffersysteme sind nicht in allen Rezepturen vonnöten, aber in manchen Fällen einfach unverzichtbar. Hier handelt es sich immer um Rezepturen, die Wasser enthalten – also Cremes, Emulsionen oder Lösungen. Die Gründe, warum ein bestimmter pH-Wert eingestellt werden muss, sind unterschiedlich:

• Ein Wirkstoff könnte instabil werden, wenn der pH-Wert in einen bestimmten Bereich abgleitet – beispielsweise der Wirkstoff Erythromycin, der sich in neutraler bis saurer Umgebung innerhalb weniger Stunden zersetzt und unwirksam wird. Hier liegt das Wirkoptimum bei einem pH-Wert von 8 bis 8,5.

• Ein Wirkstoff könnte ausfallen, wenn die pH-Werte ungünstig für ihn sind – beispielsweise der Wirkstoff Clioquinol, der nur bei etwa pH 5 gelöst vorliegt und nur dann genügend lipophil und damit auch wirksam ist.

• Der Anwendungsort könnte so empfindlich sein, dass nur ein physiologischer pH-Wert verträglich ist – beispielsweise bei der Anwendung auf den empfindlichen Schleimhäuten.

Doch Vorsicht: Manchmal ist es gerade bei so sensiblen Applikationsorten wie den Augen gar nicht nötig, extern zu puffern, weil das körpereigene Puffersystem ebenfalls bestrebt ist, immer einen physiologischen pH-Wert seiner Flüssigkeiten einzuhalten (Blut, Lymphe, Gewebe- oder Tränenflüssigkeit). Doch das körpereigene Puffersystem kann das nur bei Rezepturen schaffen, die so gut wie keine eigene Pufferkapazität aufweisen. Wirkstoffe, deren optimaler pH-Bereich im Sauren liegt, können daher durchaus einen (natürlich nicht zu starken) sauren pH-Wert aufweisen. Die Tränenflüssigkeit wird die Augentropfen nach der Anwendung dann sehr schnell wieder auf den für den Körper optimalen pH-Wert von circa 7,35 / 7,4 bringen. Wären die Augentropfen jedoch gepuffert, würde der unphysiologische pH auch weiterhin stabilisiert werden, was das Auge durchaus schädigen könnte.

Puffersysteme sind in der Lage, H+ und OH- - Ionen unter Bildung schwacher Basen oder Säuren abzufangen. Das wird erreicht, indem man beispielsweise das Salz einer schwachen Säure in dieser Säure löst.

Beispiele hierfür sind:

• Natriumcitrat und Citronensäure = Citratpuffer (zur Stabilisierung hydrolyseempfindlicher Corticosteroide wie beispielsweise bei der NRF 11.37)

• Natriumlactat und Milchsäure = Lactatpuffer (für die saure Pufferung von Harnstoff-Zubereitungen wie beispielsweise bei der NRF 11.71 oder bei Vaginalgelen, wie der NRF 25.3)

• Natriumacetat und Essigsäure = Acetatpuffer

Die Bestandteile einer Pufferlösung sorgen dafür, dass ein Gleichgewicht in der Rezeptur gewahrt wird.

Beispiel: Acetatpuffer

CH3-COOH (Essigsäure) ⇌ CH3-COO(-) (Acetat-Ion) + H(+) (Wasserstoff-Ion/ Proton)

CH3-COONa (Natriumacetat) ⇌ CH3-COO(-) + Na(+) (Natrium-Ion)

Wird beispielsweise Salzsäure hinzugegeben, dann erhöht sich die H(+)-Ionenkonzentration. Essigsäure entsteht aus einem Wasserstoff-Ion (Proton) und einem Acetat-Ion. Werden die Acetat-Ionen verbraucht, dann zerfällt das Natriumacetat und gibt weitere Acetat-Ionen frei, die wiederum weitereProtonen binden und damit den pH-Wert stabil halten.

CH3-COOH (Essigsäure) + CH3 -COONa (Natriumacetat)+ HCL (Salzsäure) ⇌ 2CH3-COOH + NaCl

Gibt man dagegen eine Lauge wie Natronlauge (NaOH) zur Pufferlösung, dann reagieren die OH(-)- Ionen (Hydroxid-Ionen) der Base mit den Protonen der Essigsäure zu Wasser und Natriumacetat entsteht.

CH3-COOH + CH3-COONa + NaOH ⇌ 2CH3-COONa + H2O

Man kann Pufferlösungen aber auch herstellen, indem man wie beim Citronensäure-Natriummonohydrogenphosphat-Puffer heterogene Molekülspezies kombiniert.

Folgende Standardpuffersysteme findet man im NRF:

• Citratpuffer: Natriumcitrat-Dihydrat + Citronensäure (wasserfrei oder Monohydrat) in gleichen Teilen zu 0,5 % in Wasser gelöst zur Stabilisierung hydrolyseempfindlicher Corticosteroide (z.B. Betamethason-17-valerat oder Dexamethason)

• Lactatpuffer: Natriumlactat-Lösung 50 % + Milchsäure 90 % im Verhältnis 4:1 zur sauren Pufferung in Vaginalgelen oder Rezepturen, die Urea enthalten

• Phosphat-Puffer: Natriummonohydrogenphosphat-Dodecahydrat und Natriumdihydrogenphosphat-Dihydrat in unterschiedlicher Zusammensetzung, je nachdem, welcher pH-Wert eingestellt werden muss. Er ist als einziger auch zur Pufferung im basischen Bereich geeignet.

• Phosphat-Citrat-Puffer: Natriummonohydrogenphosphat-Dihydrat und Citronensäure (wasserfrei oder Monohydrat) im Verhältnis 51,5 ml 0,2M-Natriummonohydrogenphosphat-Dihydrat und 48,5 ml 0,1M Citronensäure-Lösung zur Pufferung von Rezepturen, die Wasser und Metronidazol oder Triclosan enthalten, wenn der pH-Wert der Grundlage nicht bereits leicht sauer reagiert.

Faustregel für den optimalen pH-Wert

Du fragst dich vielleicht, wie viel Pufferlösung du benötigst, damit die Rezeptur nicht ins zu stark saure oder basische abgleitet? Wenn du nicht gerade eine NRF Rezeptur als „Spickzettel“ nutzen kannst, dann hilft eine Faustregel für die Standard-Pufferlösungen: Die Konzentration beträgt – bezogen auf die Gesamtmasse des Rezepturarzneimittels – etwa 5 %. Das genügt, um den pH-Wert deiner Rezeptur für mindestens drei Monate lang konstant zu halten.

Wenn du einen Puffer-Einsatz bei einer Rezeptur als unvermeidlich ansiehst, damit ihre Wirkung erhalten bleibt, oder der Patient keinen Schaden davonträgt, dann solltest du das mit der verordnenden Arztpraxis besprechen. Meist sind die verordnenden Ärzt:innen dankbar und können deine Vorschläge beim nächsten Mal, wenn sie diese Rezeptur verschreiben, mitberücksichtigen. Erreichst du die Praxis nicht, so ist das aber auch kein Problem, da du Hilfsstoffe laut §7 der Apothekenbetriebsordnung zugeben darfst, wenn von ihnen keine eigene arzneiliche Wirkung ausgeht und sie auch die arzneiliche Wirkung der Rezeptur selbst nicht nachteilig beeinflussen. Das ist der gleiche Paragraph, der es dir auch erlaubt, die Grundlage zu wechseln, wenn sie nicht zum Wirkstoff passt. Das ist ebenfalls immer möglich, solange du mit der Zubereitung im gleichen galenischen System bleibst.

Pufferlösungen auf Vorrat zubereiten?

Wenn du häufiger einmal Rezepturen herstellst, die den Einsatz einer Pufferlösung erfordern, so erscheint es dir vielleicht sinnvoll, diese auf Vorrat herzustellen, damit die Rezeptur bei der nächsten Herstellung nicht so lange dauert. Pufferlösungen sind mikrobiell anfällig, das solltest du dabei bedenken. Wenn du sie auf Vorrat herstellen möchtest, dann solltest du sie mit 20 % Propylenglycol stabilisieren und sie nach längstens 3 Monaten Lagerung wieder frisch herstellen. Um keine Schwierigkeiten bei der nächsten Begehung mit dem Pharmazierat zu bekommen, fertigst du für jede Pufferlösung, die du an Lager legst, ein Herstellungsprotokoll für eine Defektur an, bei der du auch eine Charge vergeben kannst. Diese Charge sollte dann in jedem Herstellungsprotokoll der Rezepturen wieder auftauchen, die du mit deiner Pufferlösung stabilisiert hast.

Eine feste Regel, welcher Puffer für welchen Wirkstoff verwendet werden kann, gibt es leider nicht, da der Einsatz auch von der Grundlage abhängig ist. Dir sollte zudem bewusst sein, dass du immer zusätzliche Ionen in deine Rezeptur hineingibst, die ihrerseits wieder zu Inkompatibilitäten führen können. Du solltest den Einsatz von Puffern also immer genau bedenken und abwägen, doch es lohnt sich auf jeden Fall, wenn du alle freien Zubereitungen deiner umliegenden Verschreiber genau betrachtest und überdenkst. Dann kannst du für deinen Arbeitsbereich eine kleine Liste schaffen, wann welcher Puffer in welcher Menge genutzt werden sollte, stehst nicht jedes Mal aufs Neue vor der gleichen Problematik und kannst auch bestimmt deinen Kolleg:innen damit helfen.