Mundry, Tobias: Einbrennsilikonisierung bei pharmazeutischen Glaspackmitteln - Analytische Studien eines Produktionsprozesses

Aus dem Institut für Pharmazie der Humboldt Universität zu Berlin
Direktor Prof. Dr. H.-H. Borchert


Dissertation
Einbrennsilikonisierung bei pharmazeutischen Glaspackmitteln - Analytische Studien eines Produktionsprozesses

zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum naturalium
( Dr. rer. nat. )
im Fach Pharmazie

eingereicht an der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
der Humboldt-Universität zu Berlin

von Apotheker Tobias Mundry ,
geb. am 26.07.1967 in Kassel

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. Dr. h.c. H. Meyer

Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
Prof. Dr. Jürgen P. Rabe

Gutachter:
Prof. Dr. P.Surmann
Prof. Dr. S. Keipert
PD. Dr. W. Beier

eingereicht am: 19.07.1999

Datum der Promotion: 12.11.1999

Abstract: Heat Curing Siliconization of Pharmaceutical Glass Containers

The heat curing siliconization has long since been used to introduce special properties to pharmaceutical glass containers. Silicone oils are usually applied to the containers to form lubricating films on the inner surface of prefilled syringes or to gain hydrophobic container walls for clear draining aqueous solutions, e.g. in injection vials. Furthermore the deactivation of the glass wall reduces adsorption of hydrophilic drug compounds and increases the hydrolytic stability of the glass surface. Due to the parenteral targeting the glass containers are made from glass type 1 according to the European Pharmacopoeia. Thin silicone oil films (= trimethylsiloxy endcapped polydimethylsiloxane, PDMS) are spread from diluted aqueous silicone oil emulsions on the inner surface and successively heat treated above 300°C for 10-30 minutes. Apart from sterilization and depyrogenation, the silicone layer is changed by the burning-in treatment. In literature the process has previously been designated as heat fixing or heat curing assuming that silicone oil is immobilized by bonding to the glass or branching. Further effects such as vaporization or degradation were suggested along with the heating. Proving these suggestions analytically was therefore the aim of the dissertation.

The properties of siliconized glass containers can be characterized by simple experiments. Extraction of the glasses with suitable organic solvents (e.g. toluene, dichloromethane) recovers most of the silicone (approximately 80%) after a typical heat curing process. Still, after exhaustive solvent extraction there are persisting hydrophobic properties of the glasses evidenced by high contact angles of water and changed draining behaviour of fluids in the containers. From this observations it was assumed that a bound and a soluble silicone species is present after the heat curing siliconization.

All analytical studies were based on the two-layer hypothesis and thus divided in two parts. Several surface analysis techniques were employed to detect and characterize the fixed silicone layer among them the combined X-ray photoelectron and augerelectron spectroscopy (XPS/AES) and time-of-flight secondary ion mass spectroscopy (TOF-SIMS).

The formation of new bonds between silicone and glass was evidenced by chemical state plots and mass spectroscopic structural analysis. Contact angle measurements showed that the bound silicone was thermostable up to 400°C and pyrolyzed at temperatures above 450°C.

The extractable silicone was also studied with several analytical techniques in comparison with the respective uncured starting materials. Chromatographic studies using size exclusion (SEC) and high temperature gas chromatography (GC) revealed significant changes in the composition of the silicone polymer. The molecular weight averages increase because low molecular weight siloxanes (LMWS) with 0-100 dimethylsiloxane units are removed through the heat curing process. These deficits can be related to vaporization (molecules from 0-50 units) and degradation (molecules from 0-100 units) effects.

A Fourier transform infrared spectroscopic (FTIR) investigation of the molecular structure of the extractable PDMS after heat treatment showed no chemical changes e.g. by hydrolysis, branching or oxidation. The emulsifiers are destroyed in the heating process which was proved by a proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR) study. The thermostability of the silicones is decreased by katalytic effects of auxiliary substances in the emulsions and the presence of oxygen. This was concluded from model thermogravimetric studies (TGA) with commercial medical grade silicone oils and emulsions. To evaluate migration of silicone traces to drug formulations in siliconized glass containers a trace analytical method by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF-AAS) was developed and validated according to the ICH guidelines. In liquid formulations levels of 10µg/L can be properly quantified.

It was concluded that two main species of silicone can be differentiated on the glass surface after heat curing siliconization. The bonded thin layer is insoluble and sufficient for hydrophobic deactivation. The oil properties are lost. The extractable fraction is altered by removal of LMWS which increases molecular weight and viscosity and determines the lubricating properties. Its amount depends on the used silicone mass. No toxicological concern has to be made about LMWS and emulsifiers in the drug product due to their removal in the curing step.

Abstract: Einbrennsilikonisierung bei pharmazeutischen Glaspackmitteln

Die Einbrennsilikonisierung wird schon lange verwendet, um spezielle Eigenschaften bei pharmazeutischen Glasbehältnissen zu erzielen. Üblicherweise werden Silikonöle verwendet, um Gleitfilme auf den Oberflächen vorgefüllter Glasspritzen zu erzeugen oder die Glaswand zu hydrophobieren damit wäßrige Inhalte sauber ablaufen können. Weiterhin kann durch die hydrophobe Deaktivierung der Gläser eine Reduktion der Adsorption von Wirk- und Hilfsstoffen sowie eine Erhöhung der hydrolytischen Resistenz erreicht werden. Wegen des parenteralen Verwendungszweckes werden meistens Gläser der Glasart 1 entsprechend dem europäischen Arzneibuch eingesetzt. Die Silikonölfilme (Trimethylsiloxy-endgeblockte Polydimethylsiloxane, PDMS) werden aus verdünnter wäßriger Emulsion auf der inneren Behältnisoberfläche gespreitet und anschließend bei Temperaturen oberhalb von 300°C für ca. 10-30 min hitzebehandelt. Neben der Sterilisation und Entpyrogenisierung wird der Silikonfilm durch das Einbrennen verändert. In der Literatur wurde dieser Prozeß bisher als Hitzefixierung oder -härtung bezeichnet in der Annahme, daß das Silikonöl durch Glasbindung oder Quervernetzung immobilisiert wird. Es wurden weitere Effekte wie Verdampfung oder Zersetzungsreaktionen als Folge der Hitzebehandlung angenommen. Die Dissertation hatte daher zum Ziel diese Vorstellungen analytisch zu belegen.

Die Eigenschaften einbrennsilikonisierter Gläser lassen sich durch einfache Experimente beschreiben. Durch organische Extraktion der Gläser (z.B. Toluol, Dichlormethan) läßt sich der überwiegende Silikonanteil (ca. 80%) wiedergewinnen. Nach erschöpfender Extraktion kann aber dennoch eine beständige Hydrophobie z.B. durch die Ausbildung hoher Randwinkel von Wasser oder das veränderte Ablaufverhalten von Flüssigkeiten in diesen Behältnissen festgestellt werden. Basierend auf diesen Beobachtungen wurde die Anwesenheit einer gebundenen neben einer löslichen Silikonölfraktion nach dem Einbrennen angenommen.

Alle analytischen Studien wurden an dieser zwei-Lagen-Theorie orientiert und durchgeführt. Dazu wurden einige oberflächensensitive Techniken wie z.B. die kombinierte Röntgenphotoelektronen- und Augerelektronenspektroskopie (XPS/AES) und die Flugzeit-Sekundärionenmassenspektroskopie (TOF-SIMS) eingesetzt. Durch chemische Zustandsdiagramme und massenspektroskopische Strukturanalyse konnte die Ausbildung von Bindungen zwischen Glas und Silikon detektiert werden. Kontaktwinkelmessungen zeigten, daß das gebundene Silikon bis ca. 400°C thermostabil ist und oberhalb von 450°C pyrolysiert wird.

Die extrahierbare Silikonfraktion wurde ebenfalls mit einigen analytischen Techniken im Vergleich mit den jeweiligen unbehandelten Ausgangsmaterialien untersucht. Chromatographische Studien mittels Größenausschluß- und Hochtemperatur-Gaschromatographie (SEC,GC) zeigten signifikante Unterschiede in der polymeren Zusammensetzung des PDMS. Die Molekulargewichtsmittel stiegen als Folge von Verlusten von niedermolekularen Siloxanen einer Größe zwischen 0-100 Siloxaneinheiten (SU) an. Diese Defizite können auf Verdampfungs- (0-50 SU) und Zersetzungsreaktionen (50-100 SU) zurückgeführt werden.

Die Untersuchung des extrahierbaren eingebrannten Silikonöls mit der Fourier Transform Infrarot Spektroskopie (FTIR) zeigte keine strukturelle Veränderung der PDMS Moleküle, z.B. durch Hydrolyse, Oxidation oder Verzweigung an. Die Emulgatoren werden durch das Einbrennen zerstört. Dies wurde durch die 1H-Kernresonanz Spektroskopie (1H-NMR) nachgewiesen. Die Thermostabilität des PDMS wird durch katalytische Effekte der Emulsionshilfsstoffe und durch die Anwesenheit von Sauerstoff erniedrigt, wie aus thermogravimetrische Analysen (TGA) mit kommerziellen Silikonölen und Ölemulsionen modellhaft abgeleitet wurde. Um die Migration von Silikonölspuren in Arzneimittel in silikonisierten Glasbehältnissen zu bewerten wurde eine Atom Absorptions spektroskopische (AAS) Methode entwickelt und entsprechend den ICH-Richtlinien validiert (Bestimmungsgrenze in Liquida 10 mg/L).

Die Schlußfolgerung aus den Analysen ist, daß nach der Einbrennsilikonisierung zwei differenzierbare Silikonfraktionen an der Glasoberfläche anwesend sind. Die kovalent gebundene Dünnschicht ist unlöslich und verliert ihren Ölcharakter, ist aber für die Hydrophobisierung ausreichend. In der löslichen Fraktion, werden die mittleren Molekulargewichte durch den Verlust von niedermolekularen Anteilen erhöht. Der Anteil dieser Schicht hängt von der eingesetzten Ausgangsmenge an Silikonöl ab. Durch die Entfernung der niedermolekularen Anteile und die Zerstörung der Emulgatoren können toxikologische Bedenken zurückgestellt werden.

Schlagwörter:
Einbrennsilikonisierung, pharmazeutische Glaspackmittel, Polydimethylsiloxan, Silikon-Analyse

Keywords:
heat curing siliconization, pharmaceutical glass containers, poly(dimethylsiloxane), silicone analysis


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Inhaltsverzeichnis

TitelseiteEinbrennsilikonisierung bei pharmazeutischen Glaspackmitteln - Analytische Studien eines Produktionsprozesses
Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
1.1.Einleitung-Allgemeiner Teil
1.1.1.Chemie / Nomenklatur und physikalische Eigenschaften
1.1.1.1.Chemische Konstitution
1.1.1.2.Nomenklatur
1.1.1.3.Physikalische Eigenschaften
1.1.1.4.Synthese
1.1.2.Hersteller und Typen von Silikonölen
1.1.3.Pharmazeutische Verwendung von Silikonölen
1.1.3.1.Therapeutische Verwendung
1.1.3.2.Verwendung als Hilfsstoff
1.1.4.Arzneibücher
1.1.5.Medizinische Verwendung von Silikonölen
1.1.6.Medical-grade Silikonöl
1.1.7.Toxikologische Bewertung von Silikonölen
1.1.7.1.Allgemeines
1.1.7.2.Toxizität von injizierten Silikonölen
1.1.7.3.Orale Toxizität
1.1.7.4.Karzinogenität
1.1.7.5.Immunogenität
1.2.Einleitung - Spezieller Teil
1.2.1.Silikonisierung von Glas
1.2.2.Verfahren der industriellen Glassilikonisierung
1.2.2.2.Silikonisierung mit Monomeren
1.2.2.3.Silikonisierung mit Polydimethylsiloxanen
1.2.2.4.Durchführung der Silikonisierung
1.2.2.5.Hypothesen über chemisch-physikalische Vorgänge beim Einbrennen von Silikonölfilmen auf Glasoberflächen
1.2.3.Eigenschaften silikonisierter Gläser
1.2.3.1.Randwinkel
1.2.3.2.Oberflächenspannung
1.2.3.3.Bruchfestigkeit
1.3.Grenzflächeneigenschaften von Polyorganosiloxanen
1.3.1.1.Kraft/Flächen - Isothermen
1.3.1.2.Monolayer-Strukturen von PDMS
1.3.1.3.Struktur von PDMS auf silikonisierten Gläsern
1.4.Experimentelle Einführung
1.4.1.Beobachtungen an silikonisierten Glasbehältnissen
1.4.2.Gleit- und Haftreibungsanalyse an stufenweise extrahierten Glaskartuschenzylindern
1.4.2.1.Material und Methodik
1.4.2.1.1.Prinzip/Prüfeinrichtung
1.4.2.2.Materialien/Durchführung
1.4.3.Ergebnisse
1.4.4.Ablaufverhalten von Suspensionen an silikonisierten Glasoberflächen
1.4.4.1.Material
1.4.4.2.Probenvorbereitung:
1.4.4.3.Durchführung
1.4.5.Ergebnisse
1.4.6.Randwinkel-Ausbildung von Wasser auf silikonisierten Glasoberflächen
1.4.6.1.Literatur
1.4.6.2.Material und Methodik
1.4.6.2.1.Untersuchungsgut
1.4.6.2.2.Silikonisierung
1.4.6.2.3.Weitere Probenvorbereitung
1.4.6.2.4.Reagenzien:
1.4.6.3.Durchführung
1.4.7.Ergebnisse und Diskussion
1.5.Ergebnisse der experimentellen Einführung
1.5.1.Gleitverhalten
1.5.2.Ablaufverhalten
1.5.3.Kontaktwinkel
1.6.Interpretation: Ergebnis der Einbrennsilikonisierung
1.7.Bewertung und Zusammenfassung
1.7.1.TEIL I: Analyse der Glasgrenzfläche
1.7.2.TEIL II: Analyse der löslichen Silikonölschicht
2 Chemische Oberflächenanalyse silikonisierter Gläser mit Röntgenphotoelektronenspektroskopie
2.1.Einführung / Definition
2.2.Messprinzip
2.2.1.Physikalische Grundlagen
2.2.2.Literatur: ESCA-Oberflächenanalyse siliciumhaltiger Proben
2.3.Vergleichende XPS-Analyse unterschiedlich behandelter Glasoberflächen
2.3.1.Zielsetzung
2.4.Material und Methodik
2.4.1.Glasproben
2.4.2.Silikonöle
2.4.3.Probenvorbereitung
2.4.4.Methodische Daten
2.5.Ergebnisse und Diskussion (SS-XPS)
2.5.1.Übersichtsspektren / Elementzusammensetzung
2.5.2.Relative Anteile für Si, O und C
2.5.3.Hochaufgelöste Spektren der Si 2p-, O 1s- und C 1s-Linien
2.5.4.Mehrkomponenten - Fitanalyse
2.5.4.1.Berechnungsgrundlagen
2.5.4.2.Analysenergebnisse
2.5.4.3.Si 2p-Spektren
2.5.4.4.O 1s-Spektren
2.5.4.5.C 1s-Spektren
2.5.5.Analyse des Valenzbandes
2.6.Zusammenfassung
3 Kombinierte XPS/AES von silikonisierten Glasoberflächen: Charakterisierung des chemischen Bindungszustandes der Oberflächenatome
3.1.Messprinzip
3.1.1.Literatur
3.1.2.Analysenziele
3.2.Material und Methodik
3.2.1.Untersuchungsgut
3.2.1.1.Silikonpolymere
3.2.1.2.Probenvorbereitung
3.2.2.Methodik
3.3.Ergebnisse und Diskussion
3.3.1.Übersichtsspektren und Quantifizierung
3.3.2.Hochaufgelöste Spektren der Si 2p-, Si 2s-, Si KLL-, O 1s-, O KLL- und C 1s-Linien
3.3.3.Mehrkomponenten - Kurvensynthese
3.3.3.1.Berechnungsgrundlagen
3.3.3.2.Analysenergebnisse
3.4.Bestimmung chemischer Zustandsformen
3.5.Winkelaufgelöste XPS-Messungen an Flachglasmodellen aus Schott-Duran®
3.5.1.Ergebnisse der AR-XPS Messungen
3.5.2.Ergebnisse der Kurvensynthese der Si 2s- und O 1s-Region
3.6.Zusammenfassung der Ergebnisse
4 Direktpyrolyse - massenspektroskopische Untersuchung silikonisierter Gläser
4.1.Zielsetzung
4.1.1.Methodik
4.1.2.Material und Probenvorbereitung
4.2.Ergebnisse und Diskussion
4.2.1.Teil 1: nicht abgetragene Glasproben
4.2.2.Teil 2: nicht pulverisierte Glasstücke
4.2.3.Teil 3: außen und innen abgetragene Glasproben
4.3.Zusammenfassung
5 Vergleichende Untersuchungen verschiedener Glasoberflächen mit Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektroskopie (TOF-SIMS)
5.1.Messprinzip
5.2.Literatur
5.3.Material und Methoden
5.3.1.Untersuchungsgut
5.3.2.Probenvorbereitung
5.3.3.Methodik
5.4.Ergebnisse und Diskussion
5.4.1.Qualitativer Spektrenvergleich
5.4.2.Betrachtung einzelner Spektrenausschnitte
5.4.3.Relative integrale Intensitäten ausgewählter Massenpeaks zur Strukturanalyse
5.5.Zusammenfassung und Bewertung
6 Anwendung verschiedener IR-spektroskopischer Verfahren zur Detektion einer Silikondünnschicht auf einbrennsilikonisierten Gläsern
6.1.Auswahl der Techniken
6.1.1.Attenuierte Totalreflexion (ATR)
6.1.2.Diffuse Reflexion (DRIFT)
6.1.3.Gerichtete Reflexion (external reflection)
6.1.4.Photoakustik-Spektroskopie (PAS)
6.2.Ergebnisse und Diskussion
6.2.1.ATR - FTIR
6.2.1.1.Proben
6.2.1.2.Horizontale ATR (HATR)
6.2.1.3.MIR-ATR
6.2.1.4.Einfachreflexions-ATR
6.2.2.Externe, gerichtete Reflexion
6.2.2.1.Externe Reflexion bei Einstrahlung mit festem Winkel (RAS)
6.2.2.2.Externe Reflexion unter streifendem Einfallswinkel (80° = grazing incidence)
6.2.3.Diffuse Reflexion
6.2.3.1.Probenvorbereitung
6.2.3.2.Ergebnisse
6.2.4.Photoakustik-Spektroskopie
6.2.4.1.Ergebnisse
6.3.Zusammenfassung und Ausblick
7 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchung silikonisierter und unbehandelter Glasoberflächen
7.1.Analysenziel
7.2.Material und Methoden
7.2.1.Probenvorbereitung
7.2.2.Untersuchungsgut
7.2.3.Messung
7.3.Ergebnisse
7.4.Zusammenfassung
8 Oberflächen-Imaging silikonisierter Gläser durch Raster-Kraft-Mikroskopie
8.1.Zielsetzung
8.2.Experimentelle Daten
8.2.1.Probenvorbereitung
8.2.2.Instrumentelle Daten
8.3.Ergebnisse und Diskussion
8.4.Zusammenfassung
9 Charakterisierung von Silikonölen verschiedener Viskosität mit Grössenausschluß-Chromatographie Veränderung von Molekulargewichtsparametern durch thermische Belastung
9.1.Problemstellung
9.2.Gel-Permeations-Chromatographie
9.2.1.Molekulargewichtsdefinitionen
9.2.2.Detektionsverfahren
9.3.Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung verschiedenviskoser Silikonöle
9.3.1.Literatur
9.3.2.Methodik
9.3.2.1.Meßbedingungen
9.3.2.2.Untersuchungsmaterial
9.3.2.3.Durchführung
9.3.2.4.Kalibrierung
9.3.3.Ergebnisse und Diskussion
9.3.4.Vergleich der Verteilungen innerhalb der Produktreihen
9.3.4.1.Chargen- und Herstellervergleich
9.3.4.2.Bewertung des Gehaltes an Fraktionen bestimmter Kettenlängen
9.4.Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung bei eingebrannten Silikonölen
9.4.1.Zielsetzung und Literatur
9.4.2.Methodik und Meßbedingungen siehe 9.3.2
9.4.3.Untersuchungsmaterial
9.4.3.1.Probenaufarbeitung
9.4.3.2.Durchführung und Kalibrierung siehe 9.3.2.3 und 9.3.2.4
9.4.4.Ergebnisse
9.4.4.1.Probenvergleich: eingebrannte 100 cSt. Silikonöle
9.4.4.2.Proben- und Extraktstufenvergleich bei eingebrannten DC-360-Silikonölen
9.4.4.3.Vergleich von Silikonölen vor und nach Einbrennsilikonisierung
9.4.4.4.Gewichtsanteile niedermolekularer Fraktionen
9.5.Zusammenfassung
10 Niedermolekulare Siloxanverbindungen in Silikonölen - Gaschromatographische Studie zu kommerziellen Produkten und deren Veränderung durch Einbrennsilikonisierung
10.1.Problemstellung
10.1.1.Literatur und methodische Vorgaben
10.2.Material und Methoden
10.2.1.Untersuchungsgut
10.2.1.1.Silikonöle und Standards
10.2.1.2.Eingebrannte Silikonöle
10.2.2.Probenvorbereitung
10.2.2.1.eingebrannte Silikonöle siehe 9.4.3.1
10.2.2.2.reine Silikonöle und Standards
10.2.3.Reagenzien
10.2.4.Methodik
10.2.4.1.Meßbedingungen
10.2.4.1.1.GC-FID
10.2.4.1.2.GC-MS
10.3.Ergebnisse und Diskussion
10.3.1.FID-Chromatogramme
10.3.2.Identifikation verschiedener Siloxan-Typen
10.3.2.1.GC - MS mit Elektronenstoß-Ionisierung
10.3.2.2.GC-MS mit chemischer Ionisierung
10.3.3.Identifikation von Siloxanen über Analyse von Retentionsindices
10.3.4.Vergleichende Analyse von Silikonölen vor und nach dem Einbrennen
10.3.5.Anteile niedermolekularer Siloxane in Silikonölen
10.3.5.1.Abhängigkeit von der Viskosität (qualitativ)
10.3.5.2.Prozentualer Gehalt an Siloxanen
10.3.5.3.Vergleich verschiedener Hersteller
10.4.Zusammenfassung
11 FTIR-Spektorkopische Charakterisierung von medical grade Silikonölen vor und nach Einbrennsilikonisierung
11.1.Problemstellung
11.2.Charakteristiken des IR-Spektrums von Polydimethylsiloxanen
11.3.Material und Methoden
11.3.1.Methodik
11.3.2.Reagenzien
11.3.3.Probenmaterial
11.3.3.1.Reinsilikonöle
11.3.3.2.Eingebrannte Silikonöle
11.3.4.Probenaufarbeitung
11.3.4.1.Herstellung von KBr-Preßlingen
11.3.4.2.Herstellung der Proben (Silikonölausgangsprodukte)
11.3.4.3.Herstellung der Proben von eingebranntem Silikonöl
11.3.5.Messung
11.3.6.Datenverarbeitung der Spektren
11.4.Ergebnisse und Diskussion Teil 1: Relation zur Viskosität
11.4.1.Berechnung von relativen Absorptionen
11.4.2.Graphische Analyse
11.4.3.Peakintensitätsanalyse bei eingebranntem Silikonöl
11.4.4.Abschätzung von Viskositätswerten eingebrannter Silikonöle
11.4.5.Strukturanalytische Betrachtungen im Spektrum eingebrannter Silikonöle
11.5.Ergebnisse und Diskussion Teil 2: Relation zu mittleren Molekulargewichten
11.5.1.Graphische Auswertung
11.5.2.Peakintensitätsanalyse bei eingebranntem Silikonöl
11.5.3.Abschätzung von Molekulargewichten über ihre relative Absorption
11.6.Zusammenfassung und Bewertung
12 Thermogravimetrische Studien zur Bewertung von Flüchtigkeits- und Verdampfungseigenschaften von Silikonölen und Ölemulsionen
12.1.Problemstellung
12.1.1.Analysenziele
12.1.2.Literatur
12.2.Material und Methoden
12.2.1.Untersuchungsgut
12.2.1.1.Silikonöle
12.2.1.2.Silikonölemulsionen
12.2.1.3.Eingebrannte Silikonöle
12.2.2.Probenaufarbeitung (eingebranntes Silikonöl)
12.3.Ergebnisse und Diskussion
12.3.1.Silikonöle
12.3.1.1.Quantitative Auswertung: reine Silikonöle
12.3.2.TG-Analysen von eingebrannten Silikonölen
12.3.3.Vergleich zwischen oxidativer und nicht-oxidativer Zersetzung von Silikonölen
12.3.4.Differential-Wärmestrom-Kalorimetrie (DSC) von Silikonölen und Silikonölemulsionen
12.3.5.TG-Analyse von Silikonölemulsionen
12.3.6.Analyse unverdünnter Silikonölemulsionen in N2 und künstlicher Luftatmosphäre
12.3.6.1.Emulsionen (36%) in N2
12.3.6.2.Emulsionen (36%) in künstlicher Luft
12.3.7.Analyse verdünnter Silikonölemulsionen (1%) unter N2 und O2
12.3.8.Quantitative Betrachtungen
12.3.9.Vergleiche von Silikonöl und Silikonöl in Emulsion
12.3.9.1.Silikonöl und Emulsion unter N2
12.3.9.2.Silikonöl und Emulsion in Luft
12.3.10.TG - MS Verdampfungsstudien
12.3.10.1.Auffindung von Tracer-Fragmenten für die MS-Detektion
12.3.10.1.1.Tracer für Polydimethylsiloxan
12.3.10.1.2.Tracer für Emulgatoren
12.3.10.1.3.Tracer für Wasser
12.3.10.2.Ergebnisse
12.3.11.Einbrennsimulation mit dynamischer Thermogravimetrie
12.3.11.1.Quantitative Betrachtungen
12.4.Zusammenfassung
13 Emulgatoren in Silikonölemulsionen:
1H-NMR- + FTIR-Studie zu Thermostabilität und Verhalten während der Einbrennsilikonisierung
13.1.Problemstellung
13.2.Chemische Zusammensetzung von Silikonölemulsionen
13.2.1.Analysenziele und Auswahl des analytischen Verfahrens
13.2.2.Literatur
13.3.Material und Methoden
13.3.1.1H-NMR-Spektroskopie
13.3.2.FTIR-Spektroskopie
13.3.3.MALDI-TOF-Massenspektroskopie
13.3.4.Untersuchungsmaterial
13.3.4.1.Probentypen
13.3.4.1.1.Proben eingebrannter Silikonöle
13.3.4.1.2.Vergleichsproben
13.3.4.2.Probenaufarbeitung
13.3.4.2.1.eingebrannnte Silikonöle
13.3.4.2.2.Vergleichsproben kommerzieller Silikonölemulsionen
13.3.4.2.3.Emulgatoren
13.3.4.2.4.isolierte Emulgatorfraktion aus kommerziellen Silikonölemulsionen
(für MALDI-MS)
13.3.4.3.Reagenzien
13.3.5.Anforderung an die Detektionsgrenze
13.4.Ergebnisse und Diskussion [1H-NMR ]
13.4.1.Modellversuche mit thermisch behandelten Silikonölemulsionen
13.4.2.Emulgator-Strukturanalyse mit MALDI-TOF-MS und NMR
13.4.3.Untersuchung von eingebrannten Silikonölen
13.4.3.1.Silikonöl aus 100 ml Glaszylindern (eingebrannt aus: DC 365 Emulsion)
13.4.3.2.Silikonöl aus 20 ml Glasvials (eingebrannt aus Baysilone-H-Emulsion)
13.5.Ergebnisse [FTIR]
13.5.1.reine Emulgatoren
13.5.2.Modellversuche mit thermisch behandelten Silikonölemulsionen
13.5.3.Auswertung von Proben- und Kontrollextrakten
13.6.Zusammenfassung
14 Spurenanalytische Bestimmung von Silikonölen in wässrigen Parenteralia und -Behältnissen
14.1.Einführung und Problemstellung
14.2.Auswahl des analytischen Verfahrens
14.2.1.Atom-Absorptions-Spektroskopie
14.3.Flammen-AAS als Methode zur Bestimmung von Silikonölspuren in Röntgenkontrastmittel -Infusionslösungen
14.3.1.Zielvorstellung/Literatur
14.4.Entwicklung einer Flammen-AAS-Methode
14.5.Definitionen / Materialien
14.5.1.Geräteparameter
14.5.2.Ermittlung eines geeigneten Lösemittels
14.5.3.Linearität und Nachweisgrenze
14.5.4.Eignung von Extraktionsmitteln und Extraktionsverfahren
14.5.5.Wiederfindungsrate in Wasser und XRCM
14.5.6.Wiederfindungsrate in Kontrastmittellösung
14.6.Validierung der Flammen-AAS-Methode
14.6.1.Geräte, Materialien
14.6.1.1.Spektrometer
14.6.1.2.Materialien
14.6.1.2.1.Infusionslösungen
14.6.1.2.2.Silikonöle/Standards
14.6.1.2.3.Chemikalien/Reagenzien
14.6.2.Probenaufarbeitung
14.6.2.1.Probelösung
14.6.2.2.Blindlösung
14.6.3.Vorbereitung und Wartung
14.6.4.Konzentrationsangaben
14.6.5.Validierung des Meßsystems
14.6.5.1.Linearität der Kalibrierfunktionen
14.6.5.2.Nachweis- und Bestimmungsgrenzen
14.6.5.3.Präzision des Systems
14.6.6.Produktspezifische Validierungen
14.6.6.1.Allgemeine Vorgaben - Kalibrierung
14.6.6.2.Richtigkeit der Methode: Überprüfung von LOD und LOQ
14.6.6.3.Präzision der Methode
14.6.6.4.Selektivität der Methode
14.7.Diskussion der Flammen-AAS Ergebnisse
14.7.1.Systemvalidierung
14.7.2.Methodenvalidierung
14.7.3.Anwendung
14.8.Entwicklung einer Graphitrohr-AAS-Methode
14.8.1.Allgemeine Ziele, Methodische Vorgaben
14.8.1.1.Probleme der Si-Bestimmung im Graphitrohr
14.8.2.Literaturübersicht und -diskussion
14.8.3.Entwicklung
14.8.3.1.Material und Methoden
14.8.3.1.1.Geräte und -parameter
14.8.3.2.Chemikalien
14.8.3.3.Methodik und Nachweisgrenze
14.8.3.4.Probenaufarbeitung
14.8.4.Temperaturprogramm
14.8.4.1.Trocknung
14.8.4.2.Veraschung
14.8.4.3.Atomisierung
14.8.5.Adsorptionseffekte
14.9.Validierung der Graphitrohr-AAS-Methode
14.9.1.Definitionen / Materialien
14.9.2.Validierung des Meßsystems
14.9.2.1.Linearität der Kalibrierfunktionen
14.9.2.2.Nachweis- und Bestimmungsgrenzen
14.9.2.2.1.Präzision des Systems (Wiederholbarkeit)
14.9.3.Produktspezifische Validierungen
14.9.3.1.Probenaufarbeitung
14.9.3.1.1.Probelösung
14.9.3.1.2.Blindlösung
14.9.3.2.Allgemeine Vorgaben - Kalibrierung
14.9.3.3.Richtigkeit der Methode
14.9.3.3.1.Überprüfung von LOD und LOQ
14.9.3.3.2.Bestimmung der Wiederfindungsrate
14.9.3.4.Präzision der Methode
14.9.3.5.Selektivität der Methode
14.10.Diskussion der GR-AAS Ergebnisse
14.10.1.Systemvalidierung
14.10.2.Methodenvalidierung
14.10.3.Methodenvergleich
14.11.Spurenanalyse von Silikonöl in Kontrastmittel-Vials
14.11.1.Untersuchungsziel
14.11.2.Material, Methoden und Durchführung
14.11.2.1.Materialien
14.11.2.2.Probenvorbereitung
14.11.2.2.1.Berechnungsgrundlagen
14.11.3.Ergebnisse
15 Zusammenfassung und Bewertung der Dissertation
15.1.Standortbestimmung und Ziel der Arbeit
15.2.Ergebnisse des experimentellen Teils
15.2.1.Oberflächenanalyse silikonisierter Gläser
15.2.2.Analyse von Silikonölausgangsprodukten und Extrakten eingebrannter Silikonöle
15.3.Schlussbetrachtung
Bibliographie Literaturverzeichnis
Selbständigkeitserklärung
Danksagung
Lebenslauf

Tabellenverzeichnis

Tab. 1 Molekulargewicht von Silikonölen (modifiziert nach [ 5 ] )
Tab. 2 Synthese von Polydimethylsiloxan (modifiziert nach Moretto et al. [ 2 ])
Tab. 3 Silikonölspezifikation durch verschiedene Arzneibücher
Tab. 4 Randwinkel (ny) und Oberflächenspannung (deltaf) verschiedener Flüssigkeiten auf Glasoberflächen (modif. n. [ 32 ])
Tab. 5 Elementzusammensetzung der Glasproben und PDMS
Tab. 6 Elementzusammensetzung theoretisch und experimentell
Tab. 7 absolute und relative Anteile von Si, O, und C
Mittelwerte aus n = 4; relative Standardabweichung in % in Klammern
Tab. 8 BE-Differenzen verschiedener Proben
Tab. 9 Peakmaxima der Si-, O- und C-Banden.
Tab. 10 Ergebnisse der Kurvenanpassungsrechnung (Lage der angepaßten Kurvenmaxima)
Tab. 11 Stoffmengengehalte aus Übersichtsspektren [At%]
Tab. 12 relative Anteile von Si,O und C untereinander [At%]
Tab. 13 Peakmaxima der Si- ,O-, C-Photo- und Augerlinien
Tab. 14 Fitergebnisse für Siliciumspezies (MW aus n = 2)
(oben: BE + KE ; unten: Anteile in %; AP = Augerparameter)
Tab. 15 Fitergebnisse für Sauerstoffspezies
(oben: BE + KE; unten: Anteile in %; AP=Augerparameter)
Tab. 16 Borofloat®-Glas, silikonisiert: Stoffmengengehalte aus Übersichtsspektren
x = identifiziért; n.n: nicht nachgewiesen
Tab. 17 relative Anteile von Si,O und C bei silikonisiertem Borofloat® [At%]
RSA in Klammern; Werte aus SS-XPS-Analysen in unterster Spalte als Vergleich
Tab. 18 Fitergebnisse bezüglich Lage der Si- und O-Komponenten bei Flachglasproben. (oben: BE-Werte; unten: relative Anteile in %)
Tab. 19 Zusammenstellung der Massenpeaks verschiedener Glasproben (x=detektiert; n.n.= nicht nachgewiesen)
Tab. 20 PDMS-Standards für Kalibrierung
Tab. 21 Verteilungsparameter verschiedener Polydimethylsiloxane aus SEC-Daten mf = medical fluid
Tab. 22 Prozentuale Anteile von Siloxanfraktionen am Gesamtpolymer (Handelsprodukte)
Tab. 23 Probenübersicht von eingebrannten Silikonölen
Tab. 24 Übersicht: Probenaufarbeitung bei eingebranntem Silikonöl
Tab. 25 Verteilungsdaten eingebrannter Silikonöle (Mittelwerte; n = 2)
Tab. 26 eingebrannte Silikonöle: Prozentuale Anteile von Siloxanfraktionen an der Gesamtprobe
Tab. 27 Probenübersicht: Polydimethylsiloxane für die GC-Analyse
Tab. 28 Probenübersicht von eingebrannten Silikonölen
Tab. 29 Übersicht: Probenaufarbeitung bei eingebranntem Silikonöl
Tab. 30 berechnete Retentionsindices (RI) und zugeordnete Siloxane
Tab. 31 Gehalt verschiedener Silikonöle an niedermolekularen Siloxanen
Tab. 32 Zuordnung von Schwingungen zu charakteristischen Strukturelementen
as = antisymmetrisch ; sy = symmetrisch (modifiziert n.[ 209 ] )
Tab. 33 Mittelwerte der berechneten Absorptionsverhältnisse
Tab. 34 Mittelwerte der IR-Absorptionsverhältnisse für Silikonöle in Lösung
Tab. 35 Molekulargewichtsmittel der in Teil II untersuchten Silikonöle
Tab. 36 Peakintensitätsverhältnisse bei eingebranntem Silikonöl
EV = Extrakt aus Injektionsvial; K = Extrakt aus Kartusche
(K11-12: 1. Extraktstufe // K31-32: Gesamtextrakt)
Tab. 37 Abschätzung von Molekulargewichten eingebrannter Silikonöle im Baysilone-System
r.A. = relative Absorption; alle Molekulargewichte in [g/mol]
Tab. 38 Zahlen- und Gewichtsmittel eingebrannter Silikonöle
Tab. 39 Massenverluste verschiedenviskoser Silikonöle in einzelnen Temperaturbereichen
Tab. 40 Summen-Massenverluste eingebrannter Silikonöle in Vergleich mit Ausgangswerten der gleichen Produkte
Tab. 41 Massenverluste während Einbrennsimulation in N2
Vergleich von zwei Silikonölemulsionen; SD (n = 3) in Klammern
Tab. 42 Massenverluste während Einbrennsimulation; Vergleich von zwei Silikonölen
Tab. 43 unterdrückte Signale zur Spurenanalyse
Tab. 44 Flammen-AAS in der pharmazeutischen Silikonanalytik
Tab. 45 Statistische Auswertung der Kalibrierung (AU = Absorptionseinheiten)
Tab. 46 Statistische Auswertung der Systemkalibrierung (AU = Absorptionseinheiten)
Angabe der Nachweis- und Bestimmungsgrenzen in bezug auf die Meßlösung
Tab. 47 Daten zur Systempräzision
Tab. 48 Richtigkeit der Methode: Überprüfung von LOD und LOQ am jeweiligen Produkt
(WFR = Wiederfindungsrate n = 2)
Tab. 49 Präzision der Methode (Silikonöl 2)
Tab. 50 Präzision der Methode (Silikonöl 2)
Tab. 51 Temperaturprogramm zur Entwicklung
Werte in Zeile 4 und 6: optimale Temperatur und geprüfter Bereich in Klammern
Tab. 52 Statistische Auswertung der Systemkalibrierung (AU = Absorptionseinheiten)
Angabe der Nachweis- und Bestimmungsgrenze in bezug auf das Kontrastmittel
Tab. 53 Systempräzision bei zwei verschiedenen Konzentrationen (8 bzw 50 ppb)
Tab. 54 Richtigkeit der Methode: Daten der Überprüfung von LOD und LOQ (Silikonöl 1)
Tab. 55 Richtigkeit der Methode: Daten der Überprüfung von LOD und LOQ (Silikonöl 2)
Tab. 56 Richtigkeit der Gr-AAS-Methode
Wiederfindungsraten in 3 Konzentrationsstufen
Tab. 57 Präzision der Gr-AAS-Methode
Mittlere Wiederfindungsraten mit Standardabweichung und VK aus n = 6
Tab. 58 Probenübersicht bei unterschiedlich stark silikonisierten Vials
Tab. 59 Ergebnisse der Silikonölgehaltsbestimmung in verschieden stark silikonisierten Vials
Tab. 60 Oberflächenbedeckung bei einbrennsilikonisierten Vials

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1 Struktur von linearen (links) und cyclischen Polydimethylsiloxanen (rechts)
Abb. 2 Ableitung von Silicontypen aus der Struktur des SiO2 - Glases (aus: [ 35 ])
o = Sauerstoff = Methylgruppe = Silicium
Abb. 3 Reaktion von Chlorsilanen an hydratisierter Glasoberfläche (modif. n. Noll [ 1 ])
Abb. 4 Bildung linearer Polysiloxane an der Glasgrenzfläche (modifiziert nach Lee [ 36 ])
Abb. 5 Randwinkel von silikonisierten Gläsern. links: Vergleich verschieden substituierter Silikonöle; rechts: Vergleich der Silikonisierung aus organischer Lösung und wäßriger Emulsion (modifiziert nach [ 35 ])
Abb. 6 Reaktion von PDMS an der Glasoberfläche (modif. n. [ 1 ])
Abb. 7 Randwinkel eines Wassertropfens auf silikonisierter Glasoberfläche (aus: [ 32 ])
Abb. 8 F/A - Isotherme von Polydimethylsiloxans (aus: [ 56 ])
Abb. 9 Orientierung von Polydimethylsiloxanketten auf der Wasseroberfläche
(aus: [ 56 ])
Abb. 10 Randwinkel von Wassertropfen auf silikonisiertem Glas bei Dauerberegnung
(modif. n.: [ 42 ])
Abb. 11 Schematischer Aufbau des INSTRON Druck-/Zugprüfstandes
Abb. 12 Gleit- und Haftreibungsverhalten in entsilikonisierten Glaskartuschen
Abb. 13 Kraft/Weg-Diagramme silikonisierter und unbehandelter Glaszylinder
Abb. 14 Ablaufverhalten von Suspensionen in nicht silikonisierten Vials
oben: suspendiert; unten: trocken geschüttelt; links: Galaktose; rechts: Talkum
Abb. 15 Ablaufverhalten von Suspensionen in silikonisierten Vials
oben: suspendiert; unten: trocken geschüttelt; links: Galaktose; rechts: Talkum
Abb. 16 Ablaufverhalten von Suspensionen in silikonisierten, extrahierten Vials
oben: suspendiert; unten: trocken geschüttelt; links: Galaktose; rechts: Talkum
Abb. 17 Ablaufverhalten von Suspensionen in silikonisierten, extrahierten Vials nach Behandlung bei 600° C
oben: suspendiert; unten: trocken geschüttelt; links: Galaktose; rechts: Talkum
Abb. 18 Kontaktwinkel unbehandelter, silikonisierter und LM-extrahierter Behältnisgläser (vor und nach Exposition bei verschiedenen Temperaturen); Fehlerindikator = 1xSD
Abb. 20 Elektronenübergänge der Photo- und Augeremission (modif. n. [ 71 ])
Ef = Fermi-Level; BE = Bindungsenergie; KE = Kinetische Energie;
K,L,1,2: Energieniveaus; VB = Valenzband; hny = Strahlungsenergie
Abb. 21 ESCA-Übersichtsspektren verschiedener Proben
a) nicht silikonisiert; b) silikonisiert; c) silikonisiert, erhitzt; d) Polydimethylsiloxan
Abb. 22 links: Verhältnis von Si, C und O in verschiedenen Proben
rechts: relativer Anteil der Elemente C, O und Si zueinander
(Fehlerbalken = 1xSD)
Abb. 23 ladungskorrigierte Linien-Spektren aller Glasproben und PDMS
links: Si 2p; rechts O 1s
Abb. 24 Mehrkomponentenanalyse der Si 2p-Linie
Abb. 25 Mehrkomponentenanalyse der O 1s-Linie
Abb. 26 Mehrkomponentenanalyse der C 1s-Linie
Abb. 27 Valenzbandspektren von Glasproben und PDMS
Abb. 28 ESCA-Übersichtsspektren von Glas- und Vergleichsproben bei nichtmonochromatischer Röntgenanregung
a) PMSSO b) PDMS c) Glas, silikonisiert d) Glas, nicht silikonisiert
Abb. 29 Silicium-Photo- und -Augerlinien von Glas- und Vergleichsproben; oben: Si 2p; Mitte: Si 2s unten: Si KLL
--- Silikonöl (PDMS)
--- Silikonharz (PMSSO)
--- silikonisiertes Glas
--- unbehandeltes Glas
Abb. 30 hochaufgelöste O 1s-Spektren bei nichtmonochromatischer XPS
Abb. 31 kurvenangepaßte Si 2p- (links) und Si KL2,3L2,3 -Linien (rechts)
oben: Glas, nicht silikonisiert; Mitte: silikonisiertes Glas; unten: Silikonharz (PMSSO)
Abb. 32 kurvenangepaßte O 1s- (links) und O KLL -Linien (rechts).
oben: Glas, nicht silikonisiert; Mitte: silikonisiertes Glas; unten: Silikonharz(PMSSO)
Abb. 33 C 1s-Photolinien mit eingepaßten Komponenten; oben: Glas, nicht silikonisiert; Mitte: silikonisiertes Glas; unten: Silikonharz (PMSSO)
Abb. 34 chemical state plot für Silicium
Abb. 35 chemical state plot für Sauerstoff in Si-O Verbindungen
Abb. 36 chemical state plot für Si-O-Differenz der Photolinien
Abb. 37 schematisches Meßprinzip bei winkelabhängigen ESCA-Analysen
Abb. 38 Übersichtsspektrum einer silikonisierten DURAN®-Glasoberfläche
Abb. 39 abgeschätztes Tiefenprofil einer einbrennsilikonisierten Glasprobe
Abb. 40 Winkelabhängige XPS-Analyse der Si 2s- und O 1s-Region eines beschichteten Flachglases (rechts: Si 2s; links: O 1s. oben: 20°; Mitte 40°; unten 60°)
Abb. 41 Direktverdampfungs-Massenspektrum einer silikonisierten, lösemittelbehandelten Glasprobe (Typ B 7, hergestellt nach Methode C). Die Vergrößerung zeigt den Massenbereich zwischen 350 und 700 amu. Rechts sind die Formeln der Massenpeaks bei m/z 388, 462 und 536 dargestellt.
Abb. 42 Direktverdampfungs-Massenspektren silikonisierter und unbehandelter Glasproben a) silikonisiert, LM-behandelt (Typ: B 4; Methode C) b) nicht silikonisiert (Typ: B 5; Methode C) c) Blindwert mit leerem Tiegel d) Silikonöl (Typ: A 2)
Abb. 43 TOF-SIMS-Übersichtsspektrum der unbehandelten Glasprobe (1)
Abb. 44 TOF-SIMS-Übersichtsspektrum der silikonisierten Glasprobe (2)
Abb. 45 TOF-SIMS-Übersichtsspektrum der silikonisierten, hocherhitzten Glasprobe (3)
Abb. 46 TOF-SIMS-Übersichtsspektrum der Glasprobe mit kalt präparierter Silikonmonolage
Abb. 47 TOF-SIMS-Spektren von vier Glasproben im Bereich zwischen 0 und 75 amu
a) unbehandelt; b) einbrennsilikonisiert c) silikonisiert,hocherhitzt; d) Glas + Silikon
Abb. 48 TOF-SIMS-Spektren der silikonfreien Glasproben im Bereich 2-4
oben: 75 -155; Mitte:155-300; unten 300-600
links: unbehandelt; rechts: silikonisiert und hocherhitzt
Abb. 49 TOF-SIMS Spektren silikonisierter Glasproben im Bereich 2-4; oben: 75-155; Mitte:155-300; unten 300-600 (links: einbrennsilikonisiert; rechts: kalt silikonisiert)
Abb. 50 Darstellung der relativen TOF-SIMS peak-Intensitäten bei eingebranntem und kalt
präpariertem Silikonöl
Abb. 51 mögliche Strukturformeln von PDMS-Fragmenten, die aus einbrennsilikonisiertem Silikonöl seltener (links) und häufiger (rechts) gebildet werden
Abb. 52 Darstellung der relativen TOF-SIMS peak-Intensitäten bei eingebranntem und kalt präpariertem Silikonöl für homologe Fragmente
Abb. 53 Strukturvorschläge für m/z 103
Abb. 54 Bildung von m/z 103 aus Glas-Silikon-Bindung an der Glasoberfläche
Abb. 55 REM-Aufnahmen verschiedener Glasoberflächen: oben links: nicht silikonisiert (5000:1) oben rechts: silikonisiert, extrahiert (5000:1) unten links: silikonisiert, hocherhitzt (5000:1) unten rechts: nicht silikonisiert, hocherhitzt (2500:1)
Abb. 56 Tapping-AFM Bilder von drei verschiedenen Glasproben oben: nicht silikonisiert; Mitte: einbrennsilikonisiert; unten: silikonisiert, extrahiert; jeweils links: AFM-Topographie, jeweils rechts: Phasenkontrastbild.
Abb. 56 unten links
Abb. 58 Gelchromatogramm eines kommerziellen Polydimethylsiloxans
Abb. 59 Molekulargewichtsverteilungen von Dow Corning Produkten oben: differentiell; unten:kumulativ (Legende: v. links nach rechts)
Abb. 60 Molekulargewichtsverteilungen von Baysilone-Silikonölen; oben: differentiell; unten:kumulativ, (Legende: v. links nach rechts)
Abb. 61 Molekulargewichtsverteilungen von 100 cSt.-Silikonölen. links: differentiell; rechts kumulativ
Abb. 62 Molekulargewichtsverteilungen von 350 cSt.-Silikonölen. links: differentiell; rechts kumulativ
Abb. 63 Verteilungskurven von 1000 cSt.-Silikonölen. links: differentiell; rechts kumulativ
Abb. 64 Verteilungskurven von 12500 cSt.-Silikonölen. links: differentiell; rechts kumulativ
Abb. 65 differentielle (links) und kumulative (rechts) Verteilung eingebrannter 100 cSt.-Silikonöle.
Abb. 66 MG-Verteilungskurven von Extrakten aus Glaszylindern (Basis: DC 360, 350cSt.)
links:differentiell; rechts: kumulativ
Abb. 67 MG-Verteilungen 100 cSt.-Silikonöl vor und nach Einbrennen
links: differentiell; rechts: kumulativ;
Abb. 68 Molekulargewichtsverteilungen von DC-360, 350 cSt. vor und nach Einbrennen
links: differentiell; rechts: kumulativ
Abb. 69 Vergleich der Anteile verschiedener Siloxanfraktionen vor und nach dem Einbrennen
links: Baysilone-MPH-/ M-100 vs. Injektionsvialextrakt;
rechts: Dow Corning 360, 350 cSt. (2 Chargen) vs. Kartuschenextrakt;
Abb. 70 Gaschromatogramm eines Bayer Silikonöls (Baysilone-MPH-100)
Abb. 71 Massenchromatogramme von Baysilone-MPH-100.
Abszisse: Anzahl der Massenscans; jeweils unten: Totalionenchromatogramm Darüber befinden sich die Chromatogramme von jeweils zwei Ionen, die für cyclische (links) und lineare Siloxane (rechts) charakteristisch sind.
Abb. 72 EI-Massenspektren von je zwei Peaks der beiden Serien
links: lineare; rechts: cyclische Siloxane
Abb. 73 Totalionenchromatogramm von Baysilone-MPH-100 im CI-modus
Abb. 74 Gaschromatogramm Silikonöl Baysilone-MPH-500 cSt. mit dotierten n-Alkanen zur Identifizierung von cyclischen und linearen Siloxanen in Silikonölen
Abb. 75 Chromatogramme der flüchtigen Siloxane des Silikonöls Baysilone-MPH-100
oben: Ausgangszustand, Konzentration 1.27 mg/ml ;
unten: nach Einbrennsilikonisierung, Konzentration 1.23 mg/ml
Abb. 76 Chromatogramme der flüchtigen Siloxane des Silikonöls Dow Corning 360, 350 cSt.
oben: Ausgangszustand, Konzentration 1.20 mg/ml
unten: nach Einbrennsilikonisierung, Konzentration 1.80 mg/ml
Abb. 77 Anteil niedermolekularer Siloxane bei verschiedenviskosen Silikonölen.
links: Dow Corning 360 medical fluid, rechts: Baysilone-MPH.
a+e: 100 cSt.; b+f: 350 cSt. c+g: 1000 cSt.; d+h: 12500 cSt.
Abb. 78 FTIR - Spektrum von Polydimethylsiloxan (Silikonöl DC 360, 20 cSt. auf KBr)
Abb. 79 Spektrenausschnitte 950-720 cm-1 von zwei Silikonöl-Produktreihen
links: Baysilone-MPH; rechts: Dow Corning 360
Abb. 80 Peakverhältnisse der Produktreihe Baysilone im Verhältnis zu ihrer Viskosität
Die Legendeneinträge erscheinen in der gleichen vertikalen Reihenfolge wie die Datenreihen am rechten Rand.
Abb. 81 Intensitätsverhältnis von Rockingschwingungen der Si(CH3)3-Endgruppe
(= 843+754.5 cm-1) zu einer Schwingung der mittelständigen Gruppen Si(CH3)2 (= 864 cm-1) bei Baysilone (ohne 350 cSt.); Fehlerindikator: ± SD (n = 3)
Abb. 82 Vergleich: Endgruppenschwingungsverhältnis Dow-Corning : Baysilone
Abb. 83 Intensitätsverhältnisse 843 : 864 + 754.5 : 864 cm-1 bei eingebranntem Silikonöl
Abb. 84 Abschätzung von Viskositätswerten eingebrannter Silikonöle im Baysilone-System
(Fehlerindikator = ± 2 x SD; n = 3)
Abb. 85 Abschätzung von Viskositätswerten eingebrannter Silikonöle im Dow-Corning-System (Fehlerindikator = ± 2 x SD; n = 3)
Abb. 86 Spektrum eines Baysilone Silikonöls vor und nach Einbrennen
PDMS, 100 cSt., unbehandelt; PDMS, 100 cSt. eingebrannt;
Polymethylsilsesquioxan Silikonharz);
Abb. 87 relative Endgruppenabsorption der Baysilone-Reihe im Verhältnis zum
peak-, zahlen- und gewichtsmittleren Molekulargewicht
Abb. 88 relative Absorption von Dow Corning und Bayer-Produkten bezogen auf ihr peak-Molekulargewicht
Abb. 89 Abschätzung von Molekulargewichten eingebrannter Silikonöle im Dow Corning-System
Abb. 90 Abschätzung von Molekulargewichten eingebrannter Silikonöle im Baysilone-System
Abb. 91 TG-Kurven (links) und deren 1. Ableitung (rechts) verschiedenviskoser Silikonöle
a) DC-20 cSt.; b) Bay-50 cSt.; c) Bay-300 cSt.; d) Bay-1000 cSt.
Abb. 92 Massenverlust durch Verdampfung und Pyrolyse bei Dow Corning Silikonölen
Abb. 93 Massenverlust durch Verdampfung und Pyrolyse bei Baysilone-Silikonölen
Abb. 94 Vergleich des Massenverlustes von eingebranntem und unbehandeltem Silikonöl links: differentiell; rechts: Umsatzkurven
Abb. 95 Vergleich von eingebranntem und unbehandeltem 100 cSt. Silikonöl
links: TG-Kurven; rechts: 1.Ableitung; Linie: nicht eingebrannt; gestrichelt: eingebrannt
Abb. 96 TG- Kurven von eingebranntem und unbehandeltem Dow Corning 350 cSt. Silikonöl links: TG; rechts: 1.Ableitung; Linie: nicht eingebrannt; gestrichelt: eingebrannt
Abb. 97 Vergleich des Massenverlustes von Silikonöl unter Inertgas- und Luftatmosphäre
links: differentiell, rechts: Umsatzkurven
Abb. 98 Massenverluste von Silikonölen bis 340° C unter Luft und N2
Abb. 99 TG-Kurven von Baysilone-M 100 cSt. unter N2- und Luftatmosphäre
Abb. 100 DSC Analyse von DC 360 + Baysilone MPH, jeweils 1000 cSt. in Luft und N2
rot) DC in Luft (Intensität angepaßt: *1/20); schwarze Linie DC in N2;
schwarz gestrichelt: Baysilone in N2
Abb. 101 DSC-Analyse von Silikonölemulsionen (Bsp.: DC 365, 36%)
Linie: DSC; gestrichelt: TGA-Kurve als Vergleich
Abb. 102 DSC-Analyse von Silikonölemulsionen (Bsp. Shinetsu KM 740, 36%)
Linie: DSC; gestrichelt: TGA-Kurve als Vergleich
Abb. 103 Thermogravimetrische Meßkurven von drei 36%igen Silikonölemulsionen,
oben: 1. Ableitung; unten: TG-Kurven
a) Dow Corning (rot); b) Baysilone (grün); c) Shinetsu (blau)
Abb. 104 Thermogravimetrische Kurven 36%iger Silikonölemulsionen unter Luftatmosphäre
a)Dow Corning; b) Baysilone; c) Shinetsu
Abb. 105 TG-Kurven einer Silikonölemulsion (Bsp.: DC-365) mit 35% und 1% Silikonöl
(beide in Stickstoff-Atmosphäre)
Abb. 106 TG-Kurven von verdünnten Silikonölemulsionen (1%)
unten: in Luft; oben: unter Stickstoff: Dow Corning; Baysilone; Shinetsu
Abb. 107 Massenverluste kommerzieller Silikonölemulsionen in einzelnen Temperaturbereichen
links: unter N2; rechts: in künstlicher Luft
Säulengruppierung: links: Dow Corning; Mitte: Baysilone; rechts: Shinetsu
Abb. 108 Vergleich des thermischen Abbaus eines mittelviskosen (350 cSt.) Silikonöls der Firma Dow Corning in Emulsion und als reines Öl (Stickstoff-Atmosphäre)
Abb. 109 Vergleich der thermischen Abbaus eines mittelviskosen (350 cSt.) Silikonöls
der Firma Dow Corning unter Luft-Atmosphäre in Emulsion und als reines Öl
Abb. 110 TG-MS-Analyse von Silikonölemulsionen (2 K/min., N2): Baysilone-Ölemulsion-H
Abb. 111 TG-MS-Analyse von Silikonölemulsionen: Dow Corning 365 Emulsion
Abb. 112 TG-MS-Analyse von Silikonölemulsionen unter N2: Shinetsu KM 740
Abb. 113 Thermogravimetrische Einbrennsimulation bei Silikonölen und Silikonölemulsionen
TGA-Kurven im Vergleich
Abb. 114 allgemeine Strukturformeln von nichtionischen Emulgatoren für Silikonölemulsionen
a) ethoxylierte Sorbitanfettsäureester; b) Polyoxyethylenalkylphenolether
c) Polyoxyethylenfettalkoholether; d) Polyoxyethylentriglyceride
Abb. 115 500 MHz 1H-NMR Spektren thermisch belasteter DC-Silikonölemulsionen (DC 365)
Abb. 116 500 MHz 1H-NMR Spektren thermisch belasteter Baysilone-Ölemulsion-H (36%)
Abb. 117 500 MHz 1H-NMR Spektrum von dehydratisierten Silikonölemulsionen (1:100 verdünnt); unten: Baysilone-Ölemulsion-H; oben: Dow Corning 365 Emulsion
Abb. 118 MALDI-TOF Spektrum der Baysilone Emulgatorfraktion
Ausschnitt: Bereich zwischen m/z 1000 und 1300; Ionisierung durch Na+ und K+ ist gekennzeichnet
Abb. 119 MALDI-TOF Spektrum der Dow Corning Emulgatorfraktion
Ausschnitt: Überschneidungsbereich der Serien 1 und 2
Abb. 120 500 MHz 1H-NMR-Spektrum von zwei nichtionischen Emulgatoren
Abb. 121 500 MHz 1H-NMR Spektrum einer eingebrannten Dow Corning Silikonölemulsion
Abb. 122 500 MHz 1H-NMR Spektrum einer eingebrannten Baysilone Silikonölemulsion
Abb. 123 FTIR-Spektren von nichtionischen Emulgaoren
a) Triton-X-100® ; b) Polysorbat-20
Abb. 124 FTIR-Spektren von Emulgatoren und thermisch behandelter DC 365 Emulsion
a) TX-100; b) PS-20; c) DC-365 (dehydratisiert); d) DC-365 (hocherhitzt)
Abb. 125 FTIR-Spektren thermisch behandelter Silikonölemulsionen
a) Baysilone-Ölemulsion-H (dehydratisiert); b) Baysilone-Ölemulsion-H (hocherhitzt)
c) Extrakt aus einbrennsilikonisiertem Vial d) Extrakt aus unsilikonisiertem Vial
Abb. 126 Kalibriergeraden und Residuenplots für Silikonöl 1+ 2; AU = Absorptionseinheiten
[= DC360 MF; 350 (links) und 1000 (rechts) cSt.]
Abb. 127 Einfluß der Vorbereitungsstemperaturen auf das Absorptionssignal von Silicium
linke Spalten: Veraschung; rechte Spalten: Atomisierung
jeweils links: mit Pt-Modifier; jeweils rechts: mit Pd/Mg-Modifier
Abb. 128 Kalibriergeraden und Residuenplots für Systemlinearität
links: Silikonöl 1 (DC 360 MF, 350 cSt.); rechts: Silikonöl 2 (DC 360 MF, 1000 cSt.)
Abb. 129 Selektivität der GR-AAS-Methode für organisches Silicium

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Fri Jan 21 16:54:31 2000