Die Diffusion ist ein physikalischer Prozess, der zum Ausgleich von Konzentrationsunterschieden führt. Sie beruht auf der ungerichteten Eigenbewegung von Teilchen (Brownsche Molekularbewegung).
In der Pharmazie ist die Diffusion der entscheidende Mechanismus, durch den Wirkstoffmoleküle biologische Barrieren wie Zellmembranen oder Hautschichten ohne äußeren Energieaufwand durchqueren können.
Das Prinzip des Konzentrationsgefälles
Stellen Sie sich vor, Sie geben einen Tropfen Tinte in ein Glas Wasser. Ohne Umrühren verteilt sich die Farbe nach einiger Zeit gleichmäßig im gesamten Glas. Genau dieser Prozess findet im Körper statt: Teilchen wandern immer von einem Ort hoher Konzentration zu einem Ort niedriger Konzentration. In der Apothekenpraxis ist dies die Grundlage für die Aufnahme (Resorption) fast aller Medikamente.
Wenn ein Patient eine Tablette einnimmt, entsteht im Darm eine sehr hohe Wirkstoffkonzentration. Da die Konzentration im Blut zu diesem Zeitpunkt noch bei Null liegt, diffundieren die Wirkstoffmoleküle durch die Darmwand in die Blutgefäße. Dieser Prozess endet theoretisch erst, wenn überall die gleiche Konzentration herrscht. Da das Blut den Wirkstoff jedoch ständig abtransportiert, bleibt das Gefälle erhalten, und die Diffusion läuft kontinuierlich weiter.
Faktoren, die die Diffusionsgeschwindigkeit beeinflussen:
- Teilchengröße: Kleinere Moleküle diffundieren schneller als große, sperrige Strukturen.
- Lipophilie (Fettlöslichkeit): Da Zellmembranen aus Fett bestehen, diffundieren fettlösliche Stoffe (z. B. Steroidhormone) besonders leicht hindurch.
- Temperatur: Höhere Temperaturen beschleunigen die Teilchenbewegung und damit die Diffusion (wichtig bei Wärmepflastern).
- Schichtdicke: Je dünner die Barriere (z. B. die Lungenbläschen), desto effizienter der Prozess.
Anwendungsbeispiele in der Galenik
Die pharmazeutische Industrie nutzt die Gesetze der Diffusion (Ficksche Gesetze), um Medikamente mit kontrollierter Wirkstofffreisetzung zu entwickeln. Ein klassisches Beispiel sind transdermale therapeutische Systeme (TTS) wie das Fentanyl-Pflaster zur Schmerztherapie oder das Nikotin-Pflaster zur Raucherentwöhnung. Hierbei dient das Pflaster als Reservoir mit sehr hoher Konzentration. Der Wirkstoff diffundiert langsam und gleichmäßig durch die Hautschichten in die Kapillaren.
Auch bei der Inhalation spielt die Diffusion eine Rolle. Wenn Wirkstoffe wie Salbutamol (z. B. im Sultanol Inhalat) die feinen Lungenbläschen (Alveolen) erreichen, ist die Membran dort so dünn, dass der Wirkstoff blitzschnell ins Blut diffundieren kann. Dieser physikalische „Passiv-Transport“ ist für die Pharmazie ideal, da der Körper keine Energie aufwenden muss, um die Medizin dorthin zu bringen, wo sie gebraucht wird.
Fachbegriffe: Konzentrationsgradient, Brownsche Molekularbewegung, Ficksche Gesetze, Lipophilie, Passive Resorption.