Studies on the Manufacture & Spray Drying of Liposomes and Membrane Lipids

Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
Issue Year
Staudenecker, Julia

In this thesis, the influence of spray drying on liposomes was examined and the question to what extent liposomes alter the powder properties of the spray dried product was investigated. With respect to literature, especially the latter is insufficiently studied so far. Therefore, several liposome dispersions were prepared and spray dried in a range of concentrations. In order to analyze liposomes after spray drying, powders were reconstituted with an appropriate volume of water to get the initial lipid concentration. Spray drying conditions were constant for all experiments except the nozzle used for atomization. Here, a 25 kHz and a 60 kHz ultrasonic nozzle and a standard two fluid nozzle were used and their influence on liposomes and powders was evaluated. The chosen liposome formulation consisted of the positively charged lipid DOTAP and the neutral helper lipid DOPC in the molar ratio 1:1 and 100 mg/ml trehalose. After the preparation in a round bottom flask followed by the extrusion through a 0.1 µm membrane, the formulations were spray dried. Regarding the liposome size, size distribution or zeta potential, no major changes in the reconstituted product were observed using molar lipid to sugar ratios between 1:146 (2 mM lipid) and 1:5 (60 mM lipid). However, satisfactory results of the preceding extrusions were not achieved with the highest liposome concentration (60 mM), since the high viscosity of the suspension caused numerous ruptures of the polycarbonate membranes. The phase transition temperature of the rehydrated liposome dispersion was equal to the Tm of the initial liposome dispersion. Measurements of the lipid recovery supported this finding. In addition, a calorimetric study of SD trehalose containing embedded liposomes showed that the phase transition temperature of the phospholipid mixture decreased below -80 °C. The application of different nozzle types resulted in slight variations of the liposome size after spray drying and reconstitution of the powder. Both ultrasonic nozzles caused a decrease in the vesicle diameter of 9 – 13 %, whereas the liposome size remained constant when using the two fluid nozzle. The influence of the 25 kHz ultrasonic nozzle was more distinct than that of the 60 kHz nozzle. Atomization experiments confirmed these results. Here, the liposome dispersions were collected below the nozzle tip without heat application. The described phenomenon was limited to less concentrated liposome dispersions (< 20 mM), but was not unique to one formulation. Ultrasonic nozzles caused a decrease in liposome size irrespective of the lipid composition, the entrapment of calcein or insulin, the incorporation of a PEGylated lipid or the use of different excipients. The size reduction was attributed to ultrasonic vibration and cavitation effects. Spray drying of liposomes with different excipients allowed the following conclusions: Sucrose and lactose were able to stabilize liposomes, whereas mannitol and maltodextrin failed to stabilize liposomes during spray drying and reconstitution. Sucrose, lactose and maltodextrin were – like trehalose – in an amorphous state after spray drying. However, maltodextrin provided insufficient hydrogen bonding to replace water in the dried state. Regarding the overall properties, trehalose remained the excipient of choice as sucrose had – despite a low residual moisture content – a low glass transition temperature. Lactose is a reducing sugar, which might be challenging regarding complex formulations. The stability of spray dried liposomes was highly dependent on the physical state of the surrounding trehalose matrix. This was obvious especially during the stability test scheduled for a period of 6 months. As long as trehalose was amorphous, liposomes were stable and DLS measurements revealed no major changes. After six months of storage, fusion and aggregation of the included liposomes occurred in several samples accompanied by the crystallization of the concerned powders. Accordingly, an amorphous matrix is a basic requirement of stable liposomes. The lack of stability during spray drying of liposomes using the crystalline excipient mannitol supported this assumption. The addition of the surfactant Polysorbate 80, a common excipient used for the stabilization of proteins during spray drying (Adler and Lee, 1999), to the rehydration medium caused the attachment of the surfactant to the liposome membrane. Measurements using a maximum bubble pressure tensiometer showed that a certain quantity of surfactant was attached to the liposomes, while the excess Polysorbate 80 was able to occupy the liquid/air interface. A slight decrease in the particle size of the spray dried product, which was supposed to be a result of the lowered surface tension during atomization, went along with a decreased residual moisture content of the powder. The higher number of surfactant molecules at the exterior lipid bilayer and the related increase of steric repulsion increased the curvature of the vesicle and triggered a size reduction. In the same way, incorporation of increasing amounts of PEGylated lipid to the standard liposome formulation resulted in an increased curvature and a constant liposome size, although the PEG chains had a length of 5 nm. Spray drying and rehydration of the powder did not alter the properties of PEGylated liposomes. Zeta potentials and PDI were slightly smaller compared to the conventional liposomes. A set of experiments was performed using the fluorescence dye calcein in order to investigate the encapsulation efficiency of liposomes and the membrane integrity during spray drying. The entrapment of calcein in positively charged liposomes resulted in an encapsulation efficiency of ~ 10 %. If the twofold amount of lipid was used for the liposome preparation, ~ 22 % of calcein was entrapped in liposomes indicating that the number of liposomes had roughly doubled. However, the molar ratio of DOTAP in the lipid composition had to be reduced from 50 % to 5 % since the positively charged DOTAP interfered with calcein. The encapsulation efficiency was not affected by the atomization through different nozzles, spray drying or freeze drying. Hence, it was concluded that the number of liposomes, their size and the distribution of calcein was not notably changed by these processes, which was in good agreement with the results found in the marker-free experiments. To evaluate whether there is an exchange between entrapped and free calcein during atomization and spray drying, studies on the membrane integrity were performed. Atomization triggered the decrease in encapsulated marker fluorescence of approximately 20 % and the complete spray drying process resulted in a decrease of 80 % indicating a poor membrane integrity during drying. Further experiments showed that the high permeability during drying in the process chamber could be attributed to the application of heat. Freeze drying of an equal liposome formulation triggered the decrease in encapsulated marker fluorescence of almost 100 %. Since the spray drying of liposomal trapped proteins might be promising, a test protein – insulin – was added to the rehydration medium and was subsequently encapsulated in liposomes. The percentage of high molecular weight protein in the dispersion was measured before and after the spray drying process using SEC. A percentage of 10 – 15 % high molecular weight protein was found in the liposome dispersions. The experiments revealed that insulin aggregation occurred already during the rehydration of the lipid film in the round bottom flask. The level of aggregation was dependent on the lipid concentration and was not affected by spray drying and reconstitution. Further experiments showed that these aggregates were caused by an interaction between the positively charged DOTAP and insulin. Subsequently, a batch of liposomes only composed of the neutral helper lipid DOPC was prepared. 70 % of insulin was entrapped in these liposomes. The percentage of high molecular weight protein, which increased from 1 % in the liquid feed to only 2 % in the reconstituted liposome dispersion, indicated that spray drying of protein-loaded liposomes is feasible. However, the encapsulation of hydrophilic substances, among them peptides and proteins, remains challenging. First of all, either the complete encapsulation or the sophisticated separation from free, non-encapsulated substances must be ensured. Second, the hydrophilic molecules must be retained in the vesicles during drying and rehydration. Here, a lipid mixture with a higher phase transition temperature or the addition of cholesterol might be promising. Regarding the powder properties, increasing proportions of lipids improved several important factors irrespective of the nozzle type used for atomization. A decreasing fine particle fraction contributed to the higher powder yield of formulations with a higher lipid concentration. In addition, the particle surface partly became smoother. The most important factor was the reduction of the residual moisture content and the connected increase of the glass transition temperature. For example, the residual moisture content of powders generated by the 25 kHz ultrasonic nozzle decreased from almost 6 % (0 mM lipid) to 2 % (60 mM lipid). An improved drying behavior – indicated by an increased evaporation coefficient in the first drying stage – was also found in the levitation experiments, which were able to depict the drying process of a droplet in slow motion. Here, the two highest lipid concentrations resulted in stagnant evaporation coefficients, which was supposed to be a result of a lipophilic barrier at the droplet´s surface. Hansen et al. (2004) attributed improved drying characteristics of lipophilic mixtures to a limited amount of solids in the powder with the ability for binding water. In the same way, glass transition temperatures increased from approximately 45 °C to 75 °C. With respect to the stability of embedded liposomes, high glass transition temperatures are preferred, since the stability of liposomes is provided only in powders stored below their glass transition temperature (Sun et al., 1996). A second glass transition at approximately 50 °C was found in powders with a lipid concentration ≥ 30 mM or a lipid to sugar ratio ≥ 1:10, respectively. It was supposed that the thermal event was the glass transition of a lipid rich phase – probably inside the liposomes – which was insufficiently dried. All spray dried powders were initially amorphous. If the initial residual moisture content was high (> 3.5 %), the storage at elevated temperatures or heating during a DSC scan triggered the crystallization of trehalose. Similarly, liposome containing powders stored at 25 °C or 40 °C in the framework of the stability test showed crystallization after 6 months of storage. The comparison of the WAXD data revealed that crystalline anhydrous trehalose was present in the samples stored at 40 °C, whereas the powder stored at 25 °C formed crystalline trehalose dihydrate. The influence of the nozzle types used can be summarized as follows: Both ultrasonic nozzles produced homogenous powders with narrow size distributions, whereas powders atomized using the two fluid nozzle were smaller, broader distributed and had an increased fine particle fraction. Although particles spray dried using the two fluid nozzle possessed the smallest mean diameter, residual moisture contents were partly as high as in powders generated by the 25 kHz ultrasonic nozzle. The combination of the 25 kHz ultrasonic nozzle with a reduced flow rate of the liquid feed or the use of the 60 kHz nozzle produced best results regarding the overall powder properties. However, the stability test revealed that initially different glass transition temperatures approached during storage. The presented work illustrates the basic impacts of liposomes on spray dried powders. These findings can facilitate the formulation of liposomes and liposomal drugs, especially in the context of spray dried powders. Increasing amounts of liposomes in the spray dried powder resulted in a decreased moisture content, an increased glass transition temperature, an improved powder yield and a reduced fine particle fraction. Different nozzle types were presented and their influence on powders and liposomes were demonstrated. The liposome size was slightly reduced using ultrasonic nozzles for atomization. The amorphous state of the surrounding matrix was crucial for the stability of liposomes and crystallization must be avoided. Therefore, the residual moisture content should be as low as possible.


Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Sprühtrocknung von Liposomen. Große Teile der Arbeit befassen sich mit der Stabilität von Liposomen während der Sprühtrocknung, aber auch während der Lagerung als sprühgetrocknetes Pulver. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung des Einflusses von Phospholipiden auf die Eigenschaften sprühgetrockneter Pulver. Besonders letzteres ist bislang unzureichend untersucht worden. Liposomendispersionen unterschiedlicher Zusammensetzung und (Lipid-) Konzentration wurden hergestellt und sprühgetrocknet. Anschließend wurde ein Teil des Pulvers in Wasser zur ursprünglichen Konzentration gelöst, um die Liposomen zu untersuchen. Die Sprühtrocknung erfolgte unter dem Einsatz verschiedener Düsentypen zur Zerstäubung. Zwei verschiedene Ultraschalldüsen und eine Zweistoffdüse wurden verwendet und deren Einfluss auf Liposomen und Pulver wurde untersucht. Alle anderen Einstellungen am Sprühtrockner blieben unverändert. Das positiv geladene Lipid DOTAP sowie das neutrale Helferlipid DOPC wurden im molaren Verhältnis 1:1 zur Herstellung der Liposomen verwendet. Die Formulierung enthielt außerdem Trehalose (100 mg/ml). Liposomendispersionen mit Lipid zu Zucker Verhältnissen von 1:146 (2 mM Lipid) bis 1:5 (60 mM Lipid) wurden mit Hilfe der Rundkolbenmethode und mittels Extrusion durch eine 0,1 µm-Membran hergestellt und sprühgetrocknet. Ein Teil des sprühgetrockneten Pulvers wurde für die nachfolgende Analytik wiederaufgelöst. Mittels dynamischer Lichtstreuung konnten dabei keine größeren Veränderungen bei sprühgetrockneten Liposomen ausgemacht werden, was dafür sprach, dass die Formulierung grundsätzlich gut zur Sprühtrocknung geeignet war. Allerdings war die Herstellung der Proben mit dem höchsten eingesetzten Lipidgehalt (60 mM) nicht mehr problemlos möglich, da die hohe Viskosität der Dispersion die Extrusion behinderte. Nach der Sprühtrocknung war neben den DLS-Werten Größe, Verteilung und Zetapotenzial auch die Phasenübergangstemperatur der Lipidmischung sowie deren Wiederfindung unverändert. Zusätzlich zur Phasenübergangtemperatur der voll hydratisierten Liposomen vor und nach dem Sprühtrocknungsprozess wurde auch die Phasenübergangstemperatur der Liposomen im getrockneten, in Trehalose eingebetteten Zustand bestimmt. Die DSC-Messungen zeigten hier einen Abfall des Phasenübergangs auf unter -80 °C. Leicht variierende Liposomengrößen konnten nach der Verwendung unterschiedlicher Düsentypen festgestellt werden. Beide Ultraschalldüsen (25 kHz und 60 kHz) führten zu einer leichten Verkleinerung der Vesikel nach Trocknung und Wiederauflösen des Pulvers, während gleichbleibend konstante Größen nach dem Zerstäuben mit Hilfe der Zweistoffdüse gemessen wurden. Die Größenreduktion durch die Ultraschalldüsen betrug 9 – 13 %, wobei der Effekt bei der Verwendung der 25 kHz Düse ausgeprägter war. Alle in der Arbeit untersuchten Formulierungen, also PEGylierte Liposomen, Liposomen mit verkapseltem Insulin oder Calcein und Formulierungen, in denen Trehalose gegen andere Zucker ausgetauscht wurde, zeigten dieses Verhalten. Die einzige Voraussetzung für das Auftreten der leicht kleineren Liposomen nach der Trocknung war eine relativ niedrige Lipidkonzentration. Die Grenze lag hier bei 20 mM. Liposomendispersionen, die höher konzentriert waren, zeigten – genau wie alle Proben, die mittels der Zweistoffdüse zerstäubt wurden – nicht dieses Verhalten. Die Größenreduktion konnte auf den Zerstäubungsprozess zurückgeführt werden, da Liposomendispersionen, die ohne Hitzeeinwirkung unmittelbar nach der Ultraschalldüse aufgefangen wurden, bereits eine Größenreduktion erfahren hatten. Ultraschallvibrationen und Kavitationseffekte wurden als Ursache angenommen. Der Einsatz verschiedener Hilfsstoffe zur Sprühtrocknung erlaubt folgende Rückschlüsse: Durch den Austausch von Trehalose durch Saccharose oder Lactose konnten Liposomen ebenso zufriedenstellend stabilisiert werden, während Mannitol und Maltodextrin nicht für eine Stabilisierung von Liposomen während der Trocknung geeignet erschienen. Nach der Sprühtrocknung war Maltodextrin genau wie Trehalose, Lactose und Saccharose amorph, konnte jedoch auf Grund ungenügender Wasserstoffbrückenbindungseigenschaften die Liposomen im getrockneten Zustand nicht stabilisieren. Bei Betrachtung aller Produkteigenschaften bleibt jedoch Trehalose der Hilfsstoff der Wahl, da Saccharose trotz einer niedrigen Restfeuchte sehr niedrige Glasübergangstemperaturen aufwies und Lactose ein reduzierender Zucker ist, was die Formulierung allgemein erschwert. Die Stabilität von sprühgetrockneten Liposomen war stark vom physikalischen Zustand der umgebenden Trehalose abhängig, was besonders bei einer auf sechs Monate angelegten Stabilitätsuntersuchung deutlich wurde. Solange Trehalose amorph war, waren auch die Liposomen stabil, was durch DLS Messungen bestätigt wurde. Nach sechs Monaten Lagerung waren allerdings einige Proben kristallin und die Zetasizer-Messungen der entsprechenden Proben zeigten deutlich eine Fusion und/oder Aggregation der Liposomen. Eine amorphe Matrix ist folglich eine Grundvoraussetzung für die Stabilität von Liposomen im getrockneten Zustand. Die fehlende Stabilität der Liposomen bei Verwendung des kristallinen Hilfsstoffs Mannitol unterstützt diese Annahme. Die Zugabe von Polysorbat 80, einem Tensid, das häufig zur Stabilisierung von Proteinen bei der Sprühtrocknung eingesetzt wird (Adler and Lee, 1999), hatte eine Anheftung der Polysorbat 80-Moleküle an die Liposomenmembran zur Folge. Mit Hilfe eines Blasendrucktensiometers wurde gezeigt, dass eine gewisse Menge an Tensid an die Liposomen-oberfläche gebunden war, während der Überschuss weiterhin die Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Luft besetzte. Die durchschnittliche Partikelgröße des sprühgetrockneten Pulvers war geringfügig kleiner im Vergleich zu einer Polysorbat 80 freien Formulierung, was auf eine erniedrigte Oberflächenspannung während der Zerstäubung zurückgeführt wurde. Zudem wurden niedrigere Restfeuchten gemessen. Was die Liposomengröße angeht, konnte eine Verkleinerung bei Anwesenheit von Polysorbat 80 gemessen werden. Durch die sterische Hinderung von Polysorbat 80-Molekülen an der Liposomenoberfläche wird die Krümmung der Membran vergrößert, was wiederum einen Rückgang der Vesikelgröße nach sich zieht. Auf gleiche Weise wirkt sich die Zugabe von PEGylierten Lipiden zur Standardformulierung aus DOTAP und DOPC aus. Der eigentlich zu erwartende Größengewinn durch die 5 nm langen PEG-Ketten wurde durch die verstärkte Krümmung auf Grund sterischer Hinderung der PEG-Ketten egalisiert und die Liposomengröße blieb unverändert. PEGylierte Liposomen waren nach der Sprühtrocknung und dem Wiederauflösen des Pulvers unverändert stabil. Mit Hilfe des Fluoreszenzfarbstoffes Calcein wurde die Verkapselungseffizienz und die Membranintegrität während der (Sprüh-) Trocknung untersucht. 10 % des Farbstoffs befanden sich nach der Herstellung einer 10 mM Liposomendispersion im Inneren der Vesikel. Bei der doppelten Menge an Lipid pro Volumeneinheit erhöhte sich die Verkapse-lungseffizienz auf 22 %, was auf eine ungefähre Verdoppelung der Anzahl an Liposomen rückschließen ließ. Allerdings musste für diese Versuche der Anteil an positivem Lipid von 50 % auf 5 % reduziert werden, da eine Bindung des negativen Calceins an das positive DOTAP erfolgte, was die Messungen störte. Die Verkapselungseffizienz blieb nach dem Versprühen mit verschiedenen Düsen, der Sprühtrocknung oder der Gefriertrock-nung unverändert. Es wurde angenommen, dass weder die Liposomen noch Calcein durch diese Prozesse beeinträchtigt wurden, was gut mit den anderen Ergebnissen übereinstimmte. Um herauszufinden, ob während dieser Prozesse ein Austausch zwischen verkapseltem und nicht verkapseltem Calcein stattfindet, wurde die Membranintegrität untersucht. 20 % des initial verkapselten Calceins kamen während des Zerstäubens in Kontakt mit dem Außenmedium, während der komplette Sprühtrocknungsprozess incl. Rekonstitution einen Verlust von 80 % zur Folge hatte, was auf eine geringe Membranintegrität während der Trocknung rückschließen ließ. Nachfolgende Versuche zeigten, dass der gesteigerte Austausch zwischen verkapseltem und nicht verkapseltem Material während der Sprühtrocknung auf die Hitzeeinwirkung zurückzuführen war. Die Gefriertrocknung derselben Formulierung provozierte einen Austausch von fast 100 %, was allerdings auf andere Einflussfaktoren zurückzuführen war. Da eine Anwendung von liposomal verkapselten Proteinen denkbar und vielversprechend ist, wurde ein Testprotein – Insulin – in die Standardliposomen verkapselt. Allerdings zeigten SEC-Messungen, dass sich bereits bei der Rehydrierung des Lipidfilms im Rundkolben Insulinaggregate bildeten, die auf eine Wechselwirkung zwischen positiv geladenem Lipid und Insulin zurückgeführt werden konnten. Die prozentuale Menge an aggregiertem Insulin war abhängig von der Lipidkonzentration und veränderte sich nicht durch das Sprühtrocknen der Formulierung. Verkapselte man Insulin in neutrale Liposomen aus reinem DOPC, betrug die Verkapselungseffizienz 70 %. Der Anteil an Aggregaten stieg von 1 % in der Ausgangsdispersion vor dem Sprühtrocknen auf ca. 2 % in der rekonstituierten Liposomendispersion nach der Sprühtrocknung. Im Vergleich zu den DOTAP-haltigen Formulierungen, die 10 – 15 % Verunreinigung in Form von Aggregaten enthielten, zeigten die Versuche mit neutralen Liposomen deutlich, dass die Sprühtrocknung von liposomal verkapseltem Insulin grundsätzlich möglich ist. Wie anhand der verwendeten Substanzen Calcein und Insulin zu sehen ist, bleibt die Formulierung von hydrophilen Substanzen schwierig und anspruchsvoll. Zum einen muss eine möglichst komplette Verkapselung der Moleküle in den Liposomen erfolgen oder freie, nicht verkapselte Moleküle müssen aufwändig aus der Dispersion entfernt werden. Zum anderen dürfen die verkapselten Moleküle durch die Sprühtrocknung oder Lagerung nicht wieder aus den Liposomen entweichen. Hierfür muss eventuell eine Lipidzusammensetzung mit einer höheren Phasenübergangstemperatur oder die Zugabe von Cholesterol in Betracht gezogen werden. Die Pulvereigenschaften der sprühgetrockneten Produkte verbesserten sich teilweise deutlich und unabhängig von der verwendeten Düse mit steigenden Lipidgehalt. Die Ausbeute nahm zu, was zum Teil durch einen sinkenden Feinanteil im Pulver und durch eine glatter werdende Partikeloberfläche bedingt war. Die schwerwiegendste Verbesserung war jedoch die geringere Restfeuchte im Produkt und die damit verbundene höhere Glasübergangtemperatur. Beispielsweise nahm die Restfeuchte von Pulvern, die mittels der 25 kHz Ultraschalldüse hergestellt wurden, von fast 6 % (0 mM Lipid) auf 2 % (60 mM Lipid) ab. Auch die Messungen am Levitator, mit deren Hilfe das Trocknungsverhalten eines Tropfens „in Zeitlupe“ mitverfolgt werden kann, zeigten verbesserte Trocknungskoeffizienten und damit eine effizientere Trocknung im ersten Trocknungsabschnitt mit erhöhtem Lipidgehalt. Mit den höchsten untersuchten Lipidkonzentrationen konnte keine weitere Verbesserung erzielt werden, was durch die mögliche Bildung einer lipophilen Barriere an der Tropfenoberfläche erklärt werden könnte. Hansen et al. (2004) führte das verbesserte Trocknungsverhalten mit steigendem Anteil an lipophilen Substanzen auf eine immer begrenztere Menge an Feststoff zurück, die dazu in der Lage ist, Wasser zu binden. Die Glasübergangstemperatur der sprühgetrockneten Pulver stieg von ca. 45 °C auf 75 °C, was mit Blick auf die Stabilität der eingebetteten Liposomen sehr vorteilhaft ist. Sun et al. (1996) zeigten zum Beispiel, dass Liposomen in einer Matrix aus Zucker nur unterhalb der Glasübergangstemperatur stabil sind. Die in dieser Arbeit hergestellten Pulver wiesen ab einem Lipidgehalt ≥ 30 mM, was einem Lipid/Zucker Verhältnis von ≥ 1:10 entspricht, einen zweiten Glasübergang bei ungefähr 50 °C auf. Es wurde vermutet, dass dieser Übergang von einer lipidreichen Phase vorzugsweise innerhalb der Liposomen herrührt, die nicht ausreichend getrocknet werden konnte. Alle sprühgetrockneten Pulver, die Trehalose als Hilfsstoff enthielten, waren nach der Entnahme aus dem Auffanggefäße amorph. Jedoch kristallisierten Proben mit einer hohen Restfeuchte (> 3,5 %) während der Lagerung bei erhöhten Temperaturen oder während des Aufheizens bei einer DSC Messung teilweise aus. Auf gleiche Weise konnte im Rahmen der Stabilitätsuntersuchung bei Pulvern, die bei 25 °C oder 40 °C gelagert wurden, nach 6 Monaten Kristallisation festgestellt werden. Hier zeigte der Vergleich der XRD Graphen jedoch, dass nur Proben, die bei 25 °C gelagert wurden, zum Trehalose Dihydrat kristallisiert waren, während Proben bei 40 °C kristalline wasserfreie Trehalose bildeten. Der Einfluss verschiedener Düsentypen auf die Pulvereigenschaften kann folgendermaßen zusammengefasst werden: Beide Ultraschalldüsen produzieren sehr homogene Pulver mit einer engen Größenverteilung, während die verwendete Zweistoffdüse Pulver mit einem kleineren Partikeldurchmesser und einer breiteren Größenverteilung generierte. Diese kleineren Partikel hatten trotz ihrer geringen Größe eine verhältnismäßig hohe Restfeuchte, die teilweise so hoch war wie in Pulvern, die mit der 25kHz Ultraschalldüse versprüht wurden. Betrachtet man alle Pulvereigenschaften erscheint die Kombination einer 25kHz Ultraschalldüse mit einer reduzierten Fördergeschwindigkeit oder der Einsatz der 60kHz Ultraschalldüse, die eine mittlere Partikelgröße generierte, als sinnvoll. Allerdings haben die Stabilitätsuntersuchungen auch gezeigt, dass sich Glasübergangstemperaturen, die sich anfangs durch den Einsatz der verschiedenen Düsen deutlich unterschieden haben, über den untersuchten Zeitraum angenähert haben. Die vorliegende Arbeit untersucht den grundsätzlichen Einfluss von Liposomen auf sprühgetrocknete Pulver. Die dabei gefundenen Zusammenhänge können die Formulierung von Liposomen und darin verkapselten Arzneistoffen vereinfachen, speziell wenn eine Stabilisierung durch Sprühtrocknung angestrebt ist. Steigende Lipidkonzentrationen konnten dabei die Restfeuchte senken, den Glasübergang erhöhen, die Ausbeute verbessern und den Feinanteil im Pulver verringern. Verschiedene Düsentypen wurden vorgestellt und deren Einfluss auf Pulver und Liposomen wurde gezeigt. Ultraschalldüsen verursachten dabei eine geringfügige Verkleinerung der Liposomengröße. Es wurde außer-dem festgestellt, dass eine amorphe Matrix, die die Liposomen einbettet, überaus wichtig für die Stabilität der Liposomen ist. Eine Kristallisation muss daher vermieden werden. Aus diesem Grund sollte die Restfeuchte im Produkt so gering wie möglich sein.

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