DE19713092A1 - Komplexe aus Gamma-Cyclodextrin und Retinol bzw. Retinol-Derivaten sowie Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents

Komplexe aus Gamma-Cyclodextrin und Retinol bzw. Retinol-Derivaten sowie Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft Komplexe aus γ-Cyclodextrin und Retinol bzw. Retinol-Derivaten sowie Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Cyclodextrine sind cyclische Oligosaccharide, die aus 6,7 oder 8 α(1-4) -verknüpften Anhydroglukoseeinheiten aufgebaut sind. Die durch enzymatische Stärkekonversion hergestellten α-, β- oder γ-Cyclodextrine unterscheiden sich in dem Durchmesser ih­ rer hydrophoben Kavität und eignen sich generell zum Einschluß zahlreicher lipophiler Substanzen.
Retinol (Vitamin A) ist ein fettlösliches, aus einem Cyclo­ hexen-Ring mit einer konjugiert mehrfach ungesättigten Seiten­ kette aufgebautes Vitamin. Es ist u. a. für den Menschen essen­ tiell und spielt besonders für den Sehvorgang eine wichtige Rolle. Der tägliche Bedarf wird fast ausschließlich über die Aufnahme von β-Carotin (Pro-Vitamin A) gedeckt, welches en­ zymatisch in Retinol umgewandelt wird.
Retinol ist aufgrund seiner wichtigen physiologischen Funkti­ on, vor allem beim Sehvorgang, sowie seiner hautpflegenden und faltenvermindernden Eigenschaften eine äußerst wertvolle Sub­ stanz. Im Bereich der Kosmetik besteht ein großes Interesse am verstärkten Einsatz von Vitamin A, besonders in dermatologi­ schen Formulierungen.
Die topische Applikation von Retinol stabilisiert den Vitamin A-Haushalt der Haut, der insbesondere durch die Bestrahlung mit UV-Licht nachhaltig gestört sein kann. Eine Unterversor­ gung mit Vitamin A führt zu einer Schädigung speziell der Epi­ dermis, zu verstärkter Falten- und Hornbildung ("Photoaging") und zu einem Elastizitätsverlust der Haut. Darüber hinaus wird ihre Barrierefunktion gegenüber Mikroorganismen geschwächt.
Das Hauptproblem für die breitere Anwendung von Retinol be­ steht: in seiner Empfindlichkeit gegen Oxidation, insbesondere unter Lichteinwirkung. An der konjugiert ungesättigten Seiten­ kette des Moleküls findet eine Autoxidation statt, die zur Bildung zahlreicher Zersetzungsprodukte, zu Isomerisierungen und Polymerisationen führt. Aus der ursprünglich kristallinen Substanz entsteht dabei eine zähe Masse, die hellgelbe Farbe des reinen Retinols wird intensiver. Durch intermediär gebil­ dete Peroxide erhöht sich das toxische Potential der Formulie­ rungen, die kosmetisch erwünschten Effekte des intakten Re­ tinols werden verringert.
Anstelle des sehr empfindlichen freien Retinols werden daher in der Kosmetik, speziell in Anti-Falten-Cremes, vielfach die weniger wirksamen, aber stabileren Retinylester, insbesondere Retinylacetat und -palmitat, eingesetzt.
Darüber hinaus sind Retinol-haltige Vitamin-Präparate im Le­ bensmittelbereich auf dem Markt. Weiterhin kann Retinol in pharmazeutischen Formulierungen verwendet werden.
Möglichkeiten zur Stabilisierung des reinen Retinols sind so­ mit von außerordentlichem Interesse. Wegen der extremen Emp­ findlichkeit des freien Retinols gegen oxidative Zersetzung ist sein an sich erwünschter Einsatz stark eingeschränkt.
In dem US-Patent 2,827,452 wird gezeigt, daß Retinol sowie Re­ tinylacetat und -palmitat mit Hilfe von β-Cyclodextrin stabi­ lisiert werden können. Ein α-Cyclodextrin/Retinol-Komplex wird in CA: 98 : 52237 als Zusatzstoff in der Lebensmitteltechnologie empfohlen.
In CA: 110 : 199059 wird ein die Photostabilität von Retinylace­ tat erhöhender Effekt von β-Cyclodextrin und β-Cy­ clodextrin-Derivaten in wäßriger Lösung und im festen Zustand beschrieben.
Aus CA: 120 : 265222 ist die Komplexbildung von Retinylacetat mit β-Cyclodextrin bekannt.
In WO 94/21225 ist eine hautpflegende Formulierung mit Re­ tinylpalmitat und β-Cyclodextrin beschrieben.
In WO 90/14082 wird Retinylsäure zusammen mit β-Cyclodextrin in einem wäßrigen Gel zu dermatologischen Zwecken eingesetzt.
In US 5,484,816 wird die Stabilisierung von Vitamin A und ent­ sprechender Fettsäureester, die auch in dermatologischen For­ mulierungen vorkommen können, mit Hilfe von Antioxidantien und UV-Absorbern, die als Cyclodextrin-Komplexe vorliegen, offenbart.
In J. Drug Targeting 2(5) (1994) 449-54 (CA: 122 : 64224) wird über die Komplexierung von Retinol und Retinylsäure mit Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin und den Einschluß der entspre­ chenden Komplexe in Liposomen berichtet.
In US 5,024,998 wird gezeigt, daß nach parenteraler Anwendung das Risiko einer unerwünschten Ansammlung von Retinol als li­ pophilem pharmazeutischem Wirkstoff durch Solubilisierung mit Hilfe von Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin vermindert werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft Komplexe aus γ-Cyclodextrin und Retinol oder Retinol-Derivaten.
Unter Retinol-Derivaten sind im Sinn der Erfindung Retinyl­ ester (Vitamin A-Ester) und Vitamin A-Säure zu verstehen.
Vorzugsweise sind unter Retinol-Derivaten Retinylester zu verstehen.
Im Folgenden soll der Begriff Retinol auch Retinol-Derivate mit umfassen.
Die erfindungsgemäßen Komplexe zeigen eine höhere Stabilität als bekannte Cyclodextrin/Retinol-Komplexe.
Im Vergleich zu Komplexen von Retinol mit β-Cyclodextrin wurde eine deutlich bessere Stabilisierung des Wirkstoffs erreicht. Der Vitamin A-Gehalt der γ-Cyclodextrin-Formulierung lag nach Lagerung unter Luftsauerstoff und Bestrahlung mit UVA-Licht deutlich über dem einer entsprechenden β-Cyclodextrin-Formu­ lierung. Die erfindungsgemäßen Komplexe ermöglichen damit den breiten Einsatz von Retinol und Retinol-Derivaten auch in der Kosmetik und Lebensmitteltechnologie.
Trotz der zitierten vielfach bekannten Möglichkeit der Verwen­ dung von β-Cyclodextrin bzw. β-Cyclodextrin-Derivaten zum Ein­ schluß und zur Stabilisierung von Retinol und Retinol-Deriva­ ten wurden in letzter Zeit zur Erhöhung der Stabilisierung von Retinol in Formulierungen eher Cyclodextrin-Komplexe von Sta­ bilisatorsubstanzen der Formulierung zugesetzt.
Dies zeigt, daß der Fachmann die Möglichkeit der Stabili­ tätserhöhung durch Verwendung von Cyclodextrinen oder Cyclo­ dextrinderivaten als ausgeschöpft betrachtete und andere Wege zur Stabilitätserhöhung des Retinols oder seiner Derivate suchte.
Die erfindungsgemäßen Komplexe von γ-Cyclodextrin mit Retinol können in an sich bekannter Weise hergestellt werden. Dies kann beispielsweise aus Lösung oder mit der Pastenmethode (Knetmethode) geschehen.
Die Erfindung betrifft somit auch Verfahren, die dadurch ge­ kennzeichnet sind, daß Retinol oder ein Retinol-Derivat mit­ tels γ-Cyclodextrin komplexiert wird.
Überraschend zeigte sich, daß sich Retinol hervorragend durch γ-Cyclodextrin komplexieren und stabilisieren läßt. Die erfin­ dungsgemäßen Verfahren stabilisieren Retinol gegenüber oxida­ tiver Zersetzung stärker als bekannte Verfahren.
Als vorteilhaft hat sich die Herstellung der erfindungsgemäßen Komplexe aus konzentrierten, wäßrigen γ-Cyclodextrin-Lösungen erwiesen.
Die Cyclodextrin-Konzentration der wäßrigen Lösung liegt zwi­ schen 5-50 Gewichts-%. Bevorzugt ist eine Cyclodextrin-Kon­ zentration von 20-50%.
Das Gewichtsverhältnis Retinol zu Cyclodextrin liegt zwischen 1 : 20 und 1 : 1, bevorzugt zwischen 1 : 12 und 1 : 4.
Die Ansätze werden intensiv vermischt, d. h. je nach Konsistenz intensiv gerührt oder geknetet.
Die Reaktionstemperatur liegt vorzugsweise bei 20-80°C. Be­ sonders bevorzugt wird bei 20-60°C, insbesondere bevorzugt bei 40-60°C gearbeitet.
Die Reaktionsdauer hängt von der Temperatur ab und liegt zwi­ schen einer Stunde und einigen Tagen. Bevorzugt ist eine Reak­ tionszeit von 12 bis 96 Stunden.
Die Komplexierung erfolgt vorzugsweise unter Normaldruck.
Bevorzugt findet die Komplexierung unter Schutzgasatmosphäre (z. B. Stickstoff oder Argon) statt.
Die wenig wasserlöslichen Komplexe können direkt in Form der Reaktionsmischung verwendet werden. Sie können aber auch durch Filtration, Zentrifugation, Trocknung, Mahlen, Sieben, Sich­ ten, Granulieren, Tablettieren entsprechend den jeweils übli­ chen Verfahren isoliert und aufbereitet werden.
Je nach Einsatzzweck z. B. in kosmetischen Formulierungen kön­ nen noch weitere Substanzen den γ-Cyclodextrin-Komplexen zu­ gesetzt werden. So können z. B. Tenside, waschaktive, pflegen­ de, selbstbräunende Zusätze, Verdickungsmittel, Konservie­ rungsmittel, Stabilisatoren, Emulgatoren, Duftstoffe, Farb­ stoffe, Antioxidantien, Vitamine, UV-Filter, Silikonöle zuge­ setzt werden.
Die Erfindung betrifft somit auch kosmetische Formulierungen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie einen γ-Cyclodextrin/Retinol-Komplex bzw. einen γ-Cyclodextrin/Retinolderivat- Kom­ plex sowie für kosmetische Formulierungen übliche Zusatzstoffe enthalten.
Die Erfindung betrifft ferner pharmazeutische Formulierungen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie einen γ-Cyclodextrin/Retinol-Komplex bzw. einen γ-Cyclodextrin/Retinolderivat-Kom­ plex sowie für pharmazeutische Formulierungen übliche Zusatz­ stoffe enthalten.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung:
Beispiel 1 Komplexierung von Retinol mit β- bzw. γ-Cyclodextrin für einen Vergleich der Lagerstabilität
  • a) (Vergleichsbeispiel) 78.5 g β-Cyclodextrin wurden in 1520 ml abgekochtem und Stickstoff-gesättigtem dest. Wasser bei 55°C gelöst und unter Schutzgasatmosphäre mit 10 g Retinol ver­ setzt. Bei dieser Temperatur wurde der Ansatz 72 h gerührt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde der Komplex durch Filtration isoliert und im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute be­ trug 79.2 g.
  • b) (erfindungsgemäßes Beispiel) 1097 g γ-Cyclodextrin wurden in einem thermostatisierten Planschliffgefäß mit 1900 ml dest. Wasser verrührt, auf 90°C aufgeheizt und unter Stickstoff auf 50°C abgekühlt. Nach der Zugabe von 100 g Retinol wurde der Ansatz bei 50°C 72 h intensiv gerührt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Der entstandene Komplex wurde abge­ saugt und im Vakuum getrocknet. Ausbeute: 1125 g.
Beispiel 2 Herstellung eines Retinol/γ-Cyclodextrin- Komplexes nach der Knetmethode
370 g γ-Cyclodextrin wurden in einer Knetmaschine mit 280 ml abgekochtem und Stickstoff-gesättigtem dest. Wasser zu einer Paste verrührt. Dann wurden unter Schutzgas 40 g Retinol zuge­ geben. Die Mischung wurde auf 50°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur unter weiterer Wasserzugabe 6h gerührt bzw. gekne­ tet. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Produkt entnommen und der Komplex durch Trocknen im Vakuum gewonnen.
Beispiel 3 Vergleichsversuche zur Bestimmung der Lagersta­ bilität von Retinol als β- und γ-Cyclodextrin-Komplex
Jeweils 50 g der Komplexe von Retinol mit β- und γ-Cyclodextrin (nach Beispiel 1a-b) wurden in flache Petri­ schalen gefüllt und bei Raumtemperatur mit UVA-Licht der Wel­ lenlänge 366 nm bestrahlt. Durch Umrühren wurden die Proben vor der Gehaltsbestimmung homogenisiert. In Tabelle 1 sind die mittels HPLC-Analyse bestimmten Retinolgehalte aufgeführt. Der stabilisierende Effekt ist beim γ-Cyclodextrin-Komplex deut­ lich stärker ausgeprägt als beim β-Cyclodextrin-Komplex.
Tabelle 1
Beispiel 4 Vergleich eines γ-Cyclodextrin-Komplexes mit ei­ ner Lactoseverreibung von Retinol
4a: 45 g γ-Cyclodextrin wurden bei 50°C in 100 ml dest. Wasser gelöst. Nach Zugabe von 5 g Retinol wurde die Reaktionsmi­ schung unter Schutzgas 48 h gerührt und der ausgefallene Kom­ plex durch Filtration isoliert und im Vakuum getrocknet. Aus­ beute: 47 g mit einem Vitamingehalt von 10%.
4b: 45 g β-D-Lactose wurden in einer Reibschale intensiv mit 5 g Retinol verrieben, bis ein homogenes Pulver mit einem Vit­ amingehalt von 10% erhalten wurde.
Je 40 g des γ-Cyclodextrin-Komplexes (4a) und der Lactosever­ reibung (4b) wurden in offenen Petrischalen bei Raumtemperatur und Tageslicht gelagert. Im zeitlichen Abstand von 4,7,21 und 48 Tagen nach Lagerbeginn wurden Proben der Substanzen 4a und 4b gezogen und der Gehalt an noch intaktem Retinol mittels HPLC-Analyse bestimmt. Tabelle 2 zeigt die erhaltenen Werte.
Tabelle 2
Beispiel 5 Herstellung eines Retinylacetat/γ-Cylodextrin- Komplexes nach der Knetmethode
250 g γ-Cyclodextrin wurden in einer Knetmaschine mit 160 ml abgekochtem und Stickstoff-gesättigtem dest. Wasser zu einer Paste verrührt. Dann wurden unter Schutzgas 63 g Retinylacetat untergemischt. Die Paste wurde auf 55°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur unter weiterer Wasserzugabe 8h geknetet. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Produkt entnom­ men und der Komplex durch Trocknen im Vakuum gewonnen.
Beispiel 6 Gesichtspackung in Pulverform (zur Selbstbereitung)
Zusammensetzung:
Gewichtsteile:
1) Kaolin 300
2) Mandelkleie (gesiebt) 145
3) γ-Cyclodextrinkomplex mit 25% Nachtkerzenöl 550
4) γ-Cyclodextrinkomplex mit 9.8% Retinol 5
Zubereitung der Puderformulierung:
Die Bestandteile von 1-4 werden über einen kombinierten Misch-, Mahl- und Siebprozeß zu einem Puder formuliert.
Zubereitung der Gesichtspackung:
2 Eßlöffel des Puders werden mit warmem Wasser zu einem Brei verrührt und genügend dick, doch streichbar, auf die Haut auf­ gebracht. Nach 15 Minuten wird warm abgewaschen.
Beispiel 7 Körperemulsion
Zusammensetzung:
Gewichtsteile:
1) Glycerinmonomyristat 14
2) Stearinsäure 12
3) Cetylalkohol 5
4) Isopropylpalmitat 50
5) γ-Cyclodextrin-Komplex mit 9.8 Retinol 4
6) Wasser dest. 905
7) Methylparaben 10
Zubereitung:
Die Rohstoffe 1-5 werden in einem Becherglas vorgelegt, die Rohstoffe 6 und 7 in einem Rührgefäß gemischt und auf 65°C er­ wärmt. Beide Mischungen emulgiert man bei 65°C mit einem schnellaufenden Flügelrührer. Unter weiterem Rühren läßt man auf 40°C abkühlen und homogenisiert mit dem Ultra-Turrax (max. 500 UpM) - Die in der Creme gelöste Luft muß durch vorsichtiges Anlegen von Wasserstrahlvakuum entfernt werden.
Beispiel 8 Antifalten-Creme
Zusammensetzung:
Gewichtsteile:
1) Wasser dest. 650
2) γ-Cyclodextrin 100
3) Macadamianußöl 190
4) Jojobaöl 30
5) Avocadoöl 20
6) γ-Cyclodextrin-Komplex mit 9.8 Retinol 10
Zubereitung:
Die Rohstoffe 1 und 2 werden in einem Becherglas vorgelegt und auf 50°C erwärmt. Das Macadamianußöl wird zugegeben und die Mischung bei hoher Rührgeschwindigkeit 2 Stunden homogeni­ siert. Unter weiterem Rühren läßt man abkühlen, fügt die Roh­ stoffe 4-6 zu und homogenisiert mit dem Ultra-Turrax (max. 500 UpM) weitere 10 Minuten.
Die Viskosität der Creme hat nach einer Lagerzeit von 5 Tagen das Optimum erreicht.

Claims (10)

1. Komplex aus γ-Cyclodextrin und Retinol oder Retinol- Derivat.
2. Verfahren zur Stabilisierung von Retinol oder Retinol- Derivaten, dadurch gekennzeichnet, daß Retinol oder Retinol- Derivat mittels γ-Cyclodextrin komplexiert wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komplexierung in einer wäßrigen Cyclodextrinlösung mit einer Cyclodextrin-Konzentration zwischen 5-50 Gewichts-% erfolgt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komplexierung durch Kneten einer wäßrigen Cyclodextrin-Paste mit einer Cyclodextrin-Konzentration zwischen 25-80 Ge­ wichts- % erfolgt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gewichtsverhältnis Retinol zu Cyclodextrin zwi­ schen 1 : 20 und 1 : 1 liegt.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis Retinol zu Cyclodex­ trin zwischen 1 : 12 und 1 : 4 liegt.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur bei 20-80°C liegt.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Komplexierung unter Schutzgasatmosphäre stattfindet.
9. Kosmetische Formulierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen γ-Cyclodextrin/Retinol-Komplex bzw. einen γ-Cy­ clodextrin/Retinolderivat-Komplex sowie für kosmetische Formu­ lierungen übliche Zusatzstoffe enthält.
10. Pharmazeutische Formulierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen γ-Cyclodextrin/Retinol-Komplex bzw. einen γ-Cy­ clodextrin/Retinolderivat-Komplex sowie für pharmazeutische Formulierungen übliche Zusatzstoffe enthält.
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