04.03.2021
Untersuchung von Cetylpyridiniumchlorid (CPC) mittels Kapillarelektrophorese
Jana Boden , Beate Göttlicher, Ingo Haumann, ICA - Ingenieurgemeinschaft für Chemische Analytik
Während der aktuellen Pandemie wurde fieberhaft in alle Richtungen nach effektiven Möglichkeiten zur Bekämpfung des Coronavirus, auch im täglichen privaten Bereich gesucht. Dazu musste das Rad nicht neu erfunden werden, denn prinzipiell sind die meisten klassischen Desinfektionsmittel auch für die kurzzeitige Unterdrückung des aktuellen Problem-Virus geeignet.
Neben den auf Alkohol basierenden Desinfektionsmitteln zeichnen sich vor allem diverse Tenside aufgrund ihrer oberflächenaktiven Wirkung durch die Zerstörung von Virushüllen aus. Ein bekannter Vertreter ist dabei Cetylpyridiniumchlorid (CPC), das bereits in vielen Produkten wie Mundspülungen, Lutschtabletten, Halssprays und Zahncremes frei erhältlich ist.
Bei CPC handelt es sich um ein farbloses kristallines Pulver, das sich gut in Wasser löst. Chemisch betrachtet liegt eine quartäre Ammoniumverbindung aus einem Pyridinring mit einer langen hydrophoben Kette vor. Diese Struktur bedingt die gute Benetzbarkeit von Oberflächen.
- Abb.1: Was ist CPC?
In der Zahnmedizin ist CPC ein alter Bekannter. Mundspülungen mit einem Gehalt von 0,05% CPC werden bereits seit langem erfolgreich gegen Zahnfleischentzündungen eingesetzt. Zur Vorbeugung von Zahnfleischentzündungen, wird CPC auch in Zahnpasta verabreicht.
Warum wird CPC jetzt wieder entdeckt?
Für die schon lange bekannten Grippeviren gibt es diverse Studien, die zeigen, dass durch den Einsatz von CPC die Dauer von Husten und Halsschmerzen verkürzt werden kann. So zeigte sich ein CPC-haltiges Spray in einer klinischen Studie als sicher und gut verträglich und die Reduktion von Grippesymptome konnte nachgewiesen werden [1]. Diese Wirkung beruht auf der Zerstörung der Lipidhülle der Viren [2]. Da das neuartige Coronavirus ebenfalls eine Lipidhülle aufweist, ist CPC als ein mögliches Medikament zur Reduktion der Viruslast im Rachenraum in den Fokus gerückt [3].
Aktuelle Studien zeigen, dass das Coronavirus in-vitro-Zellen über ACE2-Rezeptoren infiziert [4]. Da im Mund- und Rachenraum sehr viele dieser Rezeptoren angesiedelt sind, findet hier die hauptsächliche Virenproduktion statt [5]. In Zellkulturexperimenten konnte bereits die Wirksamkeit von Mundspülung gegen Coronaviren belegt werden. Bei einigen Präparaten waren nach 30 Sekunden keine Viren mehr nachweisbar [6].
Bis umfangreiche belastbare Studienergebnisse vorliegen, gibt es daher die Empfehlung zur kurzzeitigen Reduktion der Virenfracht im Mund- und Rachenraum und somit zur Vorbeugung von Infektionen mit einer 0,05% CPC-Lösung für jeweils 30 Sekunden im Mund und Rachen zu gurgeln [7]. Die Verwendung von Mundwasser und Sprays kann unter keinen Umständen eine Impfung ersetzen. Aber immerhin lässt sich so die Übertragungswahrscheinlichkeit zeitweise senken.
Analytische Aspekte
Für die Reinheitskontrolle von CPC liegt eine USP-Methode (USP 2603) vor, die auf einer Titration beruht, und die eine Spezifikation von ≥ 97% vorgibt. Da Pyridin ein Synthesebaustein des CPC ist, wäre ein Vorkommen im Endprodukt theoretisch möglich und die Überwachung von Pyridin ist aufgrund dessen Toxizität gefordert. Eine Möglichkeit der Überwachung des Pyridin-Gehaltes bietet die Kapillarelektrophorese bei pH 2,5. Beide Substanzen liegen als Kationen vor. Aufgrund der hohen Eigenabsorption des CPC ist eine direkte UV-Detektion bei 254 nm möglich.
Abb.2: Reinheitsuntersuchung von CPC
Mit dieser Methode ist die extrem nachweisstarke Quantifizierung von Pyridin in CPC möglich. Als Bestimmungsgrenze werden 0,001% Pyridin sicher erreicht.
Für die Bestimmung von CPC in verschiedenen Darreichungsformen wurden diverse HPLC-Methoden entwickelt [8, 9]. Die meisten Trennungen basieren auf einem RP-Mechanismus mit Spezialsäulen. Zur Trennung werden mobile Phasen mit hohen Anteilen an organischen Lösungsmitteln, wie Acetonitril und Methanol verwendet. Die Probenvorbereitung umfasst mehrere Schritte inklusive der Behandlung im Ultraschallbad und einer Filtration. Die Analysenzeiten für die isokratischen Trennungen liegen oft unter fünf Minuten. Ein wesentlicher Nachteil der HPLC-Methoden sind dabei die hohen Kosten für die Trennsäulen, deren Lebensdauer je nach Art und Matrixbelastung der untersuchten Proben drastisch schwanken kann.
Auch mit der Kapillarelektrophorese (CE) gelingt die Analyse von CPC [10].
Für die Untersuchung von CPC in den verschiedenen Darreichungsformen empfiehlt sich ein mizellares Elektrolytsystem. Es besteht aus einem basischen Boratpuffer mit Mizellen aus SDS (Natriumdodecylsulfat).
Durch den Einsatz von Mizellen werden eine bessere Matrixverträglichkeit und eine höhere Reproduzierbarkeit erreicht. Das CPC tritt in diesem System in Wechselwirkung mit den anionischen Mizellen des SDS und migriert dann als negativ geladene Spezies durch die Kapillare. Die kurzen Trennzeiten der CE können durch die Anwendung der "Short-End-Methode" nochmals reduziert werden. Hierbei wird die kurze Trennstrecke zwischen dem Detektor und dem Kapillarende genutzt.
Abb.3: CPC als Analyt
Die CPC-Konzentration ist über einen großen Arbeitsbereich linear kalibrierbar [11]
Für die Bestimmung von CPC in diversen Darreichungsformen wurden frei verkäufliche Produkte verwendet. Da die CE eine sehr gute Matrixverträglichkeit aufweist, bestand die Probenvorbereitung lediglich aus einem Verdünnungsschritt mit Reinstwasser.
Abb.4: CPC in diversen Proben
Neben CPC können dabei simultan auch andere Probenbestandteile wie Lidocain oder Benzocain analysiert werden (Abbildung 4). Da CPC sowohl bei 254 nm als auch bei 200 nm nachweisstark bestimmbar ist, kann die Wellenlänge nach Bedarf auf die optimale Detektion anderer Inhaltsstoffe abgestimmt werden, wie das Beispiel für Saccharin zeigt.
Abb.5: CPC in Mundspüllösung bei verschiedenen Wellenlängen
Analytisch gesehen ist die CE also ein hilfreiches Mittel, um die Konzentration von CPC und anderen Tensiden in diversen pharmazeutischen Produkten zu untersuchen [11]. Weiterhin kann die CE zur Reinheitskontrolle des Wirkstoffes verwendet werden.
Was nun die Rolle von CPC bei der Bekämpfung des aktuellen und von zukünftigen Viren betrifft, so kann man auf die Ergebnisse der laufenden Studien gespannt sein. Es ist aber schon jetzt erwiesen, dass die Viruslast im Mundraum zumindest kurzzeitig durch Gurgeln mit CPC-haltiger Lösung gesenkt werden kann. Wenn man unterwegs ist, ist Gurgeln eventuell nicht immer möglich. Eine "Gurgeln-to-Go"-Lösung bieten dann vielleicht entsprechende Halssprays oder Lutschpastillen.
Literatur