Polydimethylsiloxan (PDMS) ist ein Polymer auf Siliciumbasis und zählt als einfachstes Silikonöl zu den Siloxanen. Es ist farblos, durchsichtig und gilt als ungiftig und chemisch weitgehend inert. PDMS hat vielfältige technische Anwendungen. Angelehnt an die englische Bezeichnung Dimethicone wird es auch als Arzneistoff unter der Bezeichnung Dimeticon (INN) gegen Gasansammlungen im Magen-Darm-Trakt und als Entschäumer bei Tensidvergiftungen verwendet. Weitere Anwendungen umfassen den Einsatz als Pedikulozid (d. h. gegen Kopfläuse), zur Gleitbeschichtung beim Großteil aller verkauften KondomeTiernan Coyle, Naveed Anwar: A novel approach to condom lubricant analysis: In-situ analysis of swabs by FT-Raman Spectroscopy and its effects on DNA analysis. In: Science & Justice. 49, 2009, S. 32–40, doi:10.1016/j.scijus.2008.04.003.R. D. Blackledge, M. Vincenti: Identification of polydimethylsiloxane lubricant traces from latex condoms in cases of sexual assault. In: Journal - Forensic Science Society. Band 34, Nummer 4, 1994 Oct-Dec, S. 245–256, PMID 7844517. und für Kosmetikprodukte.
Herstellung Die Herstellung durch anionische (durch Alkali katalysierte) Ringöffnungspolymerisation von Cyclosiloxanen ist eine Möglichkeit. Als Katalysatoren für die anionischen Ringöffnungspolymerisation werden z. B. Alkalimetallhydroxide oder -silanolate komplexiert mit niedermolekularen Ethylenoxidpolymeren, Lithiumsilanolat und Tetramethyammoniumhydroxid vorgeschlagen.
Kationische (durch Säuren) initiierte Ringöffnungspolymerisationen sind ebenfalls möglich.
Die Kondensation von Oligomeren mit Silanolendgruppen unter verminderten Druck ist eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von hochmolekularen Polydiorganosiloxanen. Als saure Kondensationskatalysatoren können z. B. Alkylbenzolsulfonsäure, saure Tonerde, Trifluormethansulfonsäure (wobei die Polykondensation in Gegenwart von Füllstoffen erfolgen kann) eingesetzt werden. Phosphazene erwiesen sich ebenfalls als geeignete Kondensationskatalysatoren. Der Einsatz der Phosphazen-Katalysatoren hat die Lineartechnologie zur Herstellung von hochmolekularen Polysiloxanen ermöglicht. Dabei erweisen sich insbesondere Phosphazene mit Sauerstoffgruppen als vorteilhaft.
Als alkalischer Katalysator sind z. B. Phosphate und Borate von Kalium und Natrium geeignet, die eine bessere Ausbeute an nichtflüchtigen Siloxanen im Vergleich zu KOH als Katalysator ermöglichen.
Die Anwendung von Silikonen bei der Herstellung von Bedarfsgegenständen mit Kontakt zu Lebens- und Futtermitteln ist durch das Bundesinstitut für Risikobewertung reguliert (XV Silicone). Die Rückstände folgender Kondensationskatalysatoren sind mit der Grenze von 0,01 % zugelassen: NaOH, KOH, Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Essigsäure. Umsetzungsprodukte von Phosphornitrilchlorid sind auf 0,001% begrenzt.
Eigenschaften Der Siedepunkt niedermolekularem PDMS beträgt etwa 200 °C (hochmolekulares PDMS zersetzen sich bei > 200 °C). Der Viskositätsbereich reicht von 0,65 mm²/s bis über 1000000 mm²/s.
Pharmazeutische Qualitäten (Dimeticon (Ph. Eur.)) sind klare, farblose Flüssigkeiten, deren kinematische Viskositäten je nach Polymerisationsgrad (etwa 20 bis 400) nominell 20 bis 1300 mm2·s−1 betragen. Sie sind praktisch unlöslich in Wasser, praktisch unlöslich bis sehr schwer löslich in wasserfreiem Ethanol, mischbar mit Ethylacetat, mit Methylethylketon und mit Toluol.European Pharmacopoeia 9.0, S. 2281 f., Dimeticone.
Verwendungen Technische Anwendungen PDMS wird z. B. eingesetzt als: Bestandteil von Trennmittelformulierungen z. B. für Reifen Bestandteil von Polituren, z. B. für Automobile Trennmittel für Hochleistungsdruck Hydrophobierung von mineralischen Dämmstoffen Temperaturbeständiger Schmierstoff Gleitbeschichtung bei Kondomen Wärmeträgeröl Adsorptionsmittel in der analytischen Chemie, z. B. bei der Festphasenmikroextraktion oder der Stir Bar Sorptive Extraction Stempel in der Polymerelektronik Dämpfungsmedium Diffusionspumpenöle Hydraulik- und Transformatorenöle Diverse Anwendungen in der Mikrofluidik: Lab-On-a-Chip, Fluidkanäle, Bioreaktoren etc. Trägeröl für Antischaummittel Höhermolekulare Typen (> ~ 4000 g/mol) werden als Schmiermittel für Vakuumanwendungen eingesetzt.
Kosmetische Anwendungen Manche Haarwaschmittel enthalten Silicone. Auf der Inhaltsstoffliste sind diese z. B. als Dimethicone, Dimethiconol, Amdimethicone gekennzeichnet. Silicone bilden einen dünnen Film auf der Oberfläche des Haares. Dieser Film reduziert die Nass- und Trockenkämmkraft, hält Feuchtigkeit und erhöht den Glanzhttps://www.dow.com/documents/27/27-1/27-1550-01-the-beauty-of-silicone-in-hair-care-application.pdf?iframe=true. Die Polydimethylsiloxane werden meist in Form von Siliconemulsionen eingesetzt.
Medizinische Verwendungen Entschäumer Dimeticon, auch als Polydimethylsiloxanöl (PDMS) bezeichnet, wird als antiflatulentes (entblähendes) Mittel bei Gasansammlungen im Magen-Darm-Kanal (Blähbauch, Tympanien, Meteorismus, Roemheld-Syndrom), zur Reduzierung störender Gasansammlungen bei Röntgen, Endoskopie- und Ultraschalluntersuchungen sowie als Entschäumer bei Vergiftungen mit Tensiden angewendet. Mit festen SiO2-Partikeln angereichert wird es als Simeticon bezeichnet.
Dimeticon ist eine langkettige organische Siliciumverbindung, die rein physikalisch im Magen-Darm-Kanal die Oberflächenspannung eingeschlossener Gasblasen senkt und diese so auflöst. Die Gase können dadurch im Darm resorbiert werden oder natürlich abgehen. Eine Resorption oder chemische Reaktion des Mittels im Körper findet nicht statt, es ist inert und wird nach der Darmpassage unverändert ausgeschieden.
Nebenwirkungen sind bislang nicht beobachtet worden.
Pedikulozid Nach randomisierten klinischen Studien wirkt eine Dimeticon-Lösung auch gegen Kopfläuse.Burgess, I.F. et al. (2005): Treatment of head louse infestation with 4 % dimeticone lotion: randomised controlled equivalence trial. In: B.M.J. Band 330, Seite 1423. doi:10.1136/bmj.38497.506481.8F, PMID 15951310.Burgess IF et al. (2007): Randomised, controlled, assessor blind trial comparing 4 % dimeticone lotion with 0.5% malathion liquid for head louse infestation. In: PLoS ONE. Band 2, Seite 1127. PMID 17987114, .Feldmeier H. (2006): Pediculosis capitis, Die wichtigste Parasitose des Kindesalters. In: Kinder- und Jugendmedizin. Nummer 4, Seiten 249–259. .Dimeticon-Präparate gegen Kopflausbefall. In: DAZ Nr. 6/Februar 2009.
Es werden zwei pedikulozide Wirkungsweisen diskutiert: Erstickungstod durch Eindringen des Dimeticon in die Tracheen der Läuse und Herzstillstand, denn durch das Aufweichen des Chitinpanzers kann das Herz nicht mehr kontrahieren, da es an dem Chitinpanzer befestigt ist.
Nebenwirkungen sind bislang nicht beobachtet worden. Allerdings ist das Haar nach der Anwendung von 4-%-Dimeticon-96-%-Cyclometicon-Kombinationsmitteln kurzzeitig leicht entflammbar, was in Einzelfällen zu schweren Verbrennungen führen kann.Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte: Entflammbarkeitsrisiko von Dimethicon- und Cyclomethicon-haltigen Antiläusemitteln. (BfArM-Pressemitteilung vom 12. Januar 2009).
Verwendung als Lebensmittelzusatzstoff Polydimethylsiloxan ist als Lebensmittelzusatzstoff in der Gruppe der Schaumverhüter zugelassen (E 900). Es wird in der Lebensmittelindustrie bei der Herstellung von Konfitüren, Marmeladen, Obst- und Gemüsekonserven sowie (Frittier-)Fetten eingesetzt.Eintrag zu Dimethylpolysiloxan bei zusatzstoffe-online.de Als Prozesshilfe in der Lebensmittelverarbeitung sind Formulierungen mit Polydimethylsiloxan ebenfalls geeignet.
Sonstiges PDMS ist neben Siliziumdioxid der Hauptbestandteil von hüpfender Knete (Silly Putty).Dr. Sc. Manuel Kretzer: Der Charakter der Materialien (PDF; 4,4 MB), Abschnitt Silly Putty, S. 11, Kurs Grundlagen Material und Technologie im Design, Fachbereich Design | Hochschule Anhalt | Dessau, Sommersemester 2018
Markennamen
Substanz Baysilon, Koralison, Elbesil, Xiameter, Wacker AK
Arzneimittel und Medizinprodukte Monopräparate Ceolat (D), Ilio-Funktion (D), EtoPril, Hedrin, Itax, Jacutin Pedicul Fluid, Nyda, Paramitex, Espumisan, Lefax Kombinationspräparate Hevert Enzym comp. (D), Pankreoflat (D)
Einzelnachweise
Literatur W. Noll: Chemistry and Technology of Silicones, Academic Press Inc, 1968, ISBN 978-0-12-520750-8. A. Tomanek: Silicone und Technik. Ein Kompendium für Praxis, Lehre und Selbststudium, Carl Hanser, 1990, ISBN 978-3-446-16032-3. H. Reuther: Silikone. Ihre Eigenschaften und ihre Anwendungsmöglichkeiten. Eine Einführung, Verlag Theodor Steinkopff, Dresden 1969.
Kategorie:Polymer Kategorie:Arzneistoff Kategorie:Organosiloxan Kategorie:Lebensmittelzusatzstoff (EU) Kategorie:Kosmetischer Inhaltsstoff Kategorie:Alkylsiliciumverbindung