Polyethylenglycol

Polyethylenglycol, kurz PEG, auch (veraltet) Polyäthylenglykol und in der Pharmazie auch Macrogol, ist ein – je nach Kettenlänge – flüssiges oder festes, wasserlösliches und nichttoxisches Polymer mit der allgemeinen Summenformel C_2nH_4n+2O_n+1. Wegen dieser Eigenschaften wird es in der Medizin, als Wirkstoffträger in der Pharmazie, in industriellen Anwendungen, in der zellbiologischen Forschung, in Kosmetikprodukten und Liquids für mobile Liquidzerstäuber eingesetzt. PEG hat – je nach Kettenlänge und daraus resultierender molarer Masse – unterschiedliche Eigenschaften. Chemisch handelt es sich um einen Polyether.

Strukturformel PEG

Herstellung

Polyethylenglycol wird mittels anionischer Polymerisation von Ethylenoxid hergestellt. Für Molmassen bis ca. 40.000 g/mol werden Basen wie Natriumethanolat oder Kalium-tertbutanolat als Initiator verwendet. PEG mit einer Molmasse von bis zu 3.000.000 g/mol lassen sich mit Katalysatoren wie Erdalkalioxiden oder-carbonaten herstellen. Alternativ ist auch kationische Polymerisation möglich, welche technisch jedoch keine Rolle spielt.

Die Reaktion kann ebenfalls säurekatalysiert ablaufen, dann wird mit Zugabe von leicht basischem Wasser abgebrochen.

Eigenschaften

Konsistenz

Polyethylenglycole mit einer mittleren Molekülmasse zwischen 200 g/mol und 400 g/mol sind bei Raumtemperatur nichtflüchtige Flüssigkeiten. PEG 600 weist einen Schmelzbereich von 17 bis 22 °C und somit eine pastenartige Konsistenz auf. Bei Molekülmassen über 3000 g/mol sind die PEG feste Substanzen und werden als Schuppen oder Pulver in den Handel gebracht. Härte und Schmelzbereich steigen mit zunehmender Molekülmasse an. Durch Mischung eines festen (PEG 1500) mit einem flüssigen PEG kann ein wasserlösliches Produkt von salbenartiger Konsistenz hergestellt werden.

Wasserlöslichkeit

Die wichtigste Eigenschaft aller Polyethylenglycole ist ihre Löslichkeit in Wasser. Flüssige PEG sind in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar. Selbst von einem PEG 8000 können noch 50-prozentige Lösungen hergestellt werden. Auf diese Eigenschaft stützt sich die Verwendung von Macrogol (PEG 3350) als Abführmittel.

Hygroskopizität

Die flüssigen PEG sind hygroskopisch. Die Fähigkeit, Wasser aufzunehmen, nimmt mit steigender Molekülmasse ab.

Flüchtigkeit und thermische Stabilität

PEG sind nicht flüchtig, eine Tatsache, die bei ihrer Anwendung als Weichmacher oder Feuchthaltemittel von Bedeutung ist. Bei Temperaturen über 150 °C tritt eine thermische Zersetzung ein, die wegen der flüchtigen Zersetzungsprodukte mit einem Gewichtsverlust verbunden ist. Anwendungen bei höheren Temperaturen machen die Verwendung von Antioxidantien notwendig.

Physiologische Eigenschaften

Die Polyethylenglycole weisen außergewöhnlich niedrige Toxizitätswerte auf (akute und chronische orale Toxizität, Embryotoxizität, Hautverträglichkeit). Sie werden daher seit Jahrzehnten in Kosmetika, Nahrungsmitteln und pharmazeutischen Zubereitungen verwendet und werden auch in allen relevanten Arzneibüchern aufgeführt. Von der WHO wurde eine erlaubte Tagesdosis für PEG in Nahrungsmitteln von 10 mg/kg Körpergewicht festgelegt.

Anwendungen

Flüssige Zubereitungen

Polyethylenglycole werden wegen ihrer Lösecharakteristik zur Herstellung flüssiger Zubereitungen – wie Tropfen und Injektionspräparate – sowie zur Füllung von Gelatinekapseln verwendet, da sie diese nicht anlösen oder verspröden.

Salbengrundlage

Durch Mischen eines festen und eines flüssigen PEG (z. B. 50 Prozent PEG 1500 und 50 Prozent PEG 300) kann eine wasserlösliche Salbengrundlage erzeugt werden, die sich wegen ihrer guten Löslichkeit für viele aktive Substanzen eignet.

Tabletten und Dragees

Polyethylenglycole werden als Wirkstoffträger, Lösevermittler und Hilfsmittel beim Tablettieren und Dragieren eingesetzt.

Kosmetik

Polyethylenglycole können in folgenden kosmetischen Präparationen verwendet werden: Cremes und Lotionen, Parfüms, Deodorants, Insekten-Abwehrmittel, Lippenstifte, Zahnpasten, Haarpflegemittel, Zahnreinigungstabletten, Badezusätze, Lubrastrips.

Medizin

PEG wird in mehreren Bereichen der Gastroenterologie angewendet.

Elektrische Zigaretten

PEG findet Verwendung als Hauptbestandteil in Liquiden von E-Dampfgeräten.

Weitere Anwendungen

Ein weiteres Anwendungsfeld für PEG erschließt sich derzeit möglicherweise bei der Behandlung von Nervenverletzungen. Grundlage ist eine Entdeckung von Todd Krause und George Bittner, die an der Universität Texas in Austin zunächst bei Regenwürmern durchtrennte Nervenfasern mit PEG wieder zusammengefügt hatten.

Die Substanz ist außerdem interessant, da sie in einer Konzentration von 15 bis 20 Prozent antibakterielle Wirkung zeigt.

In der Augenheilkunde werden PEG als Bestandteil künstlicher Tränenflüssigkeiten zur Behandlung des „trockenen Auges“ verwendet.