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Verschiedene "Formen" des Nikotin
Kirsten Offline
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Beitrag #1
Verschiedene "Formen" des Nikotin
..

Es gibt zwei Zustands"formen" von Nikotin:1)

1) das gebundene, protonierte (geladene) Nikotin
2) das freie (ungeladene) Nikotin

Gebundenes Nikotin + freies Nikotin = Gesamtnikotingehalt

Beide Zustandsformen sind abhängig vom pH-Wert ihrer Umgebung.
Der Säuregehalt von Tabak und Liquid sowie Speichel, Mundschleimhaut (Snus, Kaugummi), Mageninhalt (Pastillen)2) bestimmt also das Verhältnis der beiden Formen im enthaltenen Gesamtnikotin.

pH-Wert sauer (unter 7) => viel gebundenes + wenig freies Nikotin
pH-Wert basisch (über 7) => je höher, desto weniger gebundenes + mehr freies Nikotin

Das freie Nikotin diffundiert von allein, d.h. es kann schnell durch die Zellmembranen in den Körper und durch die Blut-Hirn-Schranke gelangen. Das protonierte Nikotin bräuchte einen Carrier, einen Helfer, wenn es zügig von der Lunge ins Gehirn transportiert werden soll. Das kann ein resorptionsverbessernder Zusatzstoff (z.B. PG) sein.
Die körpereigenen Mechanismen der Zellmembranen ermöglichen die Aufnahme nur in langsamerem Maß.3)

Das freie, ungeladene Nikotin rauscht von allein durch die Zellbarriere von Mund und Atmungsorganen in die Blutbahn und erreicht sekundenschnell die Rezeptoren im Gehirn => Nikotin-Kick.
Das protonierte, gebundene Nikotin kommt langsamer im Gehirn an und verschafft keinen Nikotinkick wie das freie Nikotin.



Nikotin in der Tabakzigarette 4)5)6)

Im unbehandelten Tabak liegt das Nikotin zu einem großen Teil gebunden vor. Es wird gebunden von den im Tabakblatt enthaltenen Säuren wie Apfelsäure, Zitronensäure, Oxalsäure und Gerbsäure. Zigaretten aus unbehandeltem Tabak wirken auf den Raucher weniger befriedigend, sind aber auch weniger suchterzeugend.
Das ist natürlich nicht im Sinne der Zigarettenindustrie. Schon seit 1965 wurde deshalb dem Tabak Ammoniak, Harnstoff oder Soda zugesetzt, um die Nikotinaufnahme zu beschleunigen und die Wirkung und den Abhängigkeitsgrad zu erhöhen. Der pH-Wert wird höher, statt sauer ist er nun basisch. Der Anteil an freiem Nikotin steigt => Kundenbindung garantiert.

Zwischen dem pH-Wert des Rauchs und dem Verkaufserfolg einer Zigarettenmarke bestehen eindeutige Zusammenhänge. Je schneller das Nikotin anflutet, desto besser verkauft sich das Produkt. Philipp Morris steigerte die Verkaufszahlen von Marlboro 1965 innerhalb der ersten acht Monate nach Einführung dieser Maßnahme um das Fünfzigfache (auch wenn sie damals behaupteten, das läge nur am Charisma des Marlboro-Man Rolleyes ).
Schnell erkannten die Konkurrenten die Wirksamkeit der Methode und schlossen sich an. Damit relativierten sich die Verkaufszahlen von Philipp Morris wieder. Philipp Morris konnte trotzdem den Absatz von Marlboro zwischen 1965 und 1975 verdreifachen, was von der Tabakindustrie selbst auf die Verdreifachung des Anteils von freiem Nikotin im Tabakrauch im gleichen Zeitraum zurückgeführt wird.


Mit der am 1. Januar 2004 in Kraft getretenen EU-weiten Begrenzung des Nikotingehalts im Rauch auf 1,0 mg/Zigarette hat die EU den Rauchern einen Bärendienst erwiesen.
Bei den von der EU-Direktive vorgeschriebenen Messverfahren für Rauchinhaltsstoffe wird nur das gebundene Nikotin ermittelt, das freie Nikotin wird nicht gemessen. Die Tabakindustrie fügte daraufhin dem Tabak einfach noch mehr Ammoniak zu. Das führte zu einer weiteren Erhöhung des pH-Wertes im Tabak, so dass der gemessene Nikotingehalt zwar sank, aber der Anteil an freiem Nikotin noch weiter stieg.

Diese EU-Direktive bescherte uns also wirksamere, noch stärker suchterzeugende Zigaretten.



Wie sieht es nun bei den rauchlosen Nikotinersatzprodukten aus?

Snus enthält einen hohen Salzanteil. Das Salz dient dazu, den pH-Wert im Mund hoch zu halten. Dadurch steigt der Gehalt an freiem Nikotin, so wie auch in der Zigarette durch Zusatz von Ammoniak usw. Freies Nikotin wird schneller resorbiert und wirkt auf das Gehirn intensiver. Deshalb ist Snus-Nikotin befriedigender als Dampf-Nikotin.

In Nikotinersatzprodukten wie Kaugummi, Pflaster, Pastillen, Nasenspray, Inhaler und auch in der e-Zigarette ist überwiegend gebundenes Nikotin enthalten. Allen Produkten ist gemeinsam, dass die Wirkung langsamer eintritt, weniger befriedigend ist, aber auch weniger suchterzeugend.

Aber langsam ist nicht gleich langsam. Nicht nur die Form des Nikotins, auch die Art der Aufnahme ist entscheidend. Am langsamsten wirkt das Pflaster. Etwas schneller geschieht die Aufnahme bei Kaugummi und Pastillen. Nasenspray und Inhaler liegen mit der e-Zigarette ungefähr gleichauf und sind am schnellsten. Voraussetzung ist die Inhalation. Bei Aufnahme nur über die Mund- bzw. Nasenschleimhaut werden Werte erreicht, die eher denen des Kaugummi entsprechen.

Einsetzen der Wirkung bei Nikotinersatzprodukten

Über die Haut (Pflaster): nach ca. 2 Stunden
Oral (Kaugummi, Pastille): nach ca. 20 Minuten
Inhalation (Spray, Inhaler, e-Zigarette): nach ca. 5 Minuten

Der Nachteil von Nasenspray und Inhaler ist – neben der fehlenden Rauchsimulation – die geringe Dosierung. Es wird ungefähr ein Drittel bis die Hälfte der von Tabakzigaretten gewohnten Nikotinmenge aufgenommen.
Propylenglykol, Glycerin und PEG im Liquid der e-Zigaretten wirken neben der Dampferzeugung auch als Resorptionsverbesserer, um das gebundene Nikotin besser aufnehmen zu können.


Ich habe eine Mini-Testreihe mit drei meiner Liquids durchgeführt, um den pH-Wert bei Zimmertemperatur festzustellen.

Sowohl Kahmel medium (TCT), 555 medium (TW) als auch Sahara Bl. High (Esmoker) liegen im leicht sauren Bereich, so dass das Nikotin dort tatsächlich überwiegend in gebundener Form vorliegen wird.




1) http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/225358 (Artikel über freies / protoniertes Nikotin)
... http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/tx03...istoryKey= (Originalquelle)
2) http://books.google.de/books?id=5duWvTGr...in&f=false (Seite 24, Einfluss des pH-Werts in der Mundhöhle)
3) http://www.meduniwien.ac.at/hp/fileadmin...ologie.pdf (Seite 11, Diffusionsarten und -kriterien)
4) http://=> dkfz.de/de/tabakkontrolle/download/Publikationen/Fakten/Factsheet_Zusatzstoffe.pdf (Seite 4, Vortäuschen eines niedrigen Nikotingehalts)
5) http://=> dkfz.de/de/tabakkontrolle/download/Publikationen/Fakten/Factsheet_Zusatzstoffe.pdf (Seite 9, Rolle der Ammoniumverbindungen und anderer Zusatzstoffe)
6) http://=> dkfz.de/de/tabakkontrolle/download/Deutsche_Konferenzen_fuer_Tabakkontrolle/2_Deutsche_Konferenz_fuer_Tabakkontrolle/Alexander_Schulze_04.pdf (Die Taktiken der Tabakindustrie. Mit Zitaten aus Original-Dokumenten. Seite 18, Vortäuschen eines niedrigen Nikotingehalts)


Januar 2012: Nicht mehr funktionierende Links ersetzt, Seitenzahlen ergänzt, einen Fehler im Beitragstext geändert, der im neuen PDF "Factsheet_Zusatzstoffe" auf Seite 4 und Seite 9 von der DKFZ berichtigt wurde.

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25.04.2010 21:49
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Beitrag #2
Verschiedene "Formen" des Nikotin Teil 2
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Folgende Frage ist schon mehrfach aufgetaucht:

Was ist der Unterschied zwischen D-Nikotin und L-Nikotin?

Eine Erklärung ist ohne Fremdworte nicht so einfach. Nehmt meine Erklärung deshalb als bildliche Annäherung ohne Anspruch auf größte Korrektheit in den Einzelheiten. Wink


Schaut Euch mal das Bild des Nikotinmoleküls bei Wikipedia an:

[Bild: Nikotin_-_Nicotine.svg]
Gemeinfreies Bild, Quelle: Wikipedia

Seht Ihr in der Mitte den schwarzen und den gestrichelten Keil? Dort, wo sie hinzeigen, hat das Molekül ein so genanntes "Stereozentrum". Man kann es sich als ein Drehgelenk vorstellen. An dieser Stelle können Teile des Moleküls gegeneinander spiegelbildlich verdreht sein. Das ändert die Richtung der Lichtbrechung. Deshalb schreibt man auch von "linksdrehenden" und "rechtsdrehenden" Molekülen. Jeder kennt das z.B. von der Milchsäure im Joghurt. Bei vielen solcher Moleküle mit Spiegelbild überwiegt in der Natur eine der verschiedenen möglichen Formen.

Diese Formen werden mit dem Anfangsbuchstaben der lateinischen Worte für rechts und links bezeichnet:

R für rectus (rechts) (veraltet: D (lat. dexter "rechts"))
S für sinister (links) (veraltet: L (lat. laevus "links")

Dieser kleine Unterschied hat oft eine überraschend große Wirkung.

Beim Nikotin ist die in der Natur (also im Tabak) vorkommende Form das S-Nikotin, bei manchen Liquidanbietern nach der veralteten Nomenklatur als L-Nikotin bezeichnet.
Dieses Nikotin ist recht leicht und kostengünstig aus Tabak zu gewinnen und ist das Nikotin, dass wir rauchen, dampfen oder bei den NRTs kauen und kleben.

Das R-Nikotin (veraltet als D-Nikotin bezeichnet) kommt in der Natur nur in Spuren vor. Seine Synthetisierung als Reinstoff ist teuer und es ist nur für wissenschaftliche Zwecke interessant. Zum Konsum ist es nicht zu gebrauchen.

S-Nikotin ist die Form, die verändernd auf unseren Gehirnstoffwechsel wirkt. Das R-Nikotin hat keine solche Wirkung.

Alle Liquidhersteller verwenden dieses S-Nikotin. Wenn über Nikotin geschrieben wird, ist immer das S-Nikotin gemeint. Das ist also nichts Besonderes und nicht extra erwähnenswert.
Wenn ein Hersteller angibt, R-Nikotin (bzw. D-Nikotin) zu verwenden (und das kein Schreibfehler ist), dann vermute ich mal stark, dass er entweder keine Ahnung hat oder ihm für Werbezwecke jeder Unsinn recht ist. Wink

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13.07.2013 08:39
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Beitrag #3
Warum wird für Basen kein synthetisches Nikotin verwendet?
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Auch in NRTs wie Nikotinpflastern oder -kaugummis wird "natürliches" Nikotin aus der Tabakpflanze verwendet (die müssten dann eigentlich auch in der TRL reguliert werden Wink ). Eine Synthese ist ungebräuchlich und teuer.

Warum ist das so?

Nikotin ist ein Stoff, der in zwei verschiedenen Molekülformen existiert. Im Vorbeitrag habe ich es schon beschrieben.
Diese beiden Molekülformen verhalten sich also wie Bild und Spiegelbild, wie rechter und linker Handschuh. Man nennt sie "Enantiomere", das kommt von dem griechischen Wort enantios = entgegengesetzt. Viele biologisch aktiven Stoffe sind Enantiomere. Sie unterscheiden sich zwar chemisch nur unwesentlich, haben aber häufig sehr unterschiedliche biologische und stoffwechselphysiologische Wirkungen. Manchmal ist eines der beiden Enantiomere für unseren Stoffwechsel nur unwirksam, manchmal ist eines wohlschmeckend und das andere bitter, aber manchmal ist das Spiegelbild eines solchen Stoffes auch schädlich oder giftig.
Deshalb ist vor allem bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen die Enantiomer-Reinheit (also "Spiegelbildfreiheit") manchmal von sehr großer Wichtigkeit.

Ein Beispiel dafür ist das Thalidomid, der Wirkstoff in Contergan. Eines der beiden Enantiomere ist ein wichtiger Arzneistoff, der (stabilisiert) als Mittel gegen einige Krebsformen und gegen Lepra auch heute noch eingesetzt wird, das andere Enantiomer verursacht Missbildungen. Bei der Synthese von Thalidomid entstehen aber beide Formen. Damals war man noch nicht auf dem Wissensstand von heute und verwendete den Wirkstoff als Gemisch, mit den bekannten schlimmen Folgen.


In der Natur entsteht durch Biosynthese nur eine der beiden Formen, die andere gar nicht oder nur in Spuren. Die Tabakpflanze produziert z.B. nur das S-Nikotin, denn nur das ist wirksam gegen die Fraßfeinde der Pflanze.

Bei einer chemischen Synthese entstehen beide Enantiomere zu gleichen Teilen. Dieses Gemisch nennt man Racemat. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der beiden Enantiomere, die das Racemat bilden, sind gleich. Deshalb ist eine Trennung des Gemischs in seine beiden Reinformen schwierig, aufwändig und viel teurer als der natürlich produzierte Stoff. Für jeden Wirkstoff muss ein ganz eigenes Verfahren entwickelt werden. Es gibt kein Patentrezept zur Trennung, das ebenso bei Nikotin wie bei Thalidomid, Milchsäure oder Penicillamin (Vorstufe von Penicillin) funktioniert.

Dort, wo es einen Markt dafür gibt (also Arzneimittel), lohnt es sich, diese Verfahren zur Herstellung reiner Enantiomere wenn nötig zu entwickeln und anzuwenden. Bei Nikotin lohnt es sich nicht. Tabak ist ein preiswerter Grundstoff, und die verschiedenen Extraktions- und Reinigungsstufen bei der Nikotingewinnung sind weit weniger aufwändig und kosten weniger als die chemische Synthese von enantiomerenreinem Nikotin.

Synthetisches Nikotin ist als Grundstoff gar nicht erhältlich. Deshalb ist das Nikotin in unseren Liquids immer aus Tabakblättern extrahiert.

Zur Diskussion im Forum => http://www.e-rauchen-forum.de/thread-68149.html

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30.08.2013 19:48
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