Erhöhte Lösungsaudosorption von freier Base gegenüber protoniertem Nikotin in Aerosolen

Warum das für Raucher und Patient:innen wichtig ist

Nikotin ist vor allem als die Substanz bekannt, die Raucher abhängig macht, wird aber auch als mögliche Behandlung für Erkrankungen des Gehirns wie Alzheimer und Parkinson untersucht. Um Nikotin sicherer einzusetzen – sei es in E-Zigaretten oder in künftigen Medikamenten – müssen Forschende wissen, wie leicht verschiedene Nikotinformen tatsächlich in den Körper gelangen. Diese Studie stellt eine einfache, aber wichtige Frage: Wenn Nikotin in winzigen luftgetragenen Tröpfchen transportiert wird, welche Form gelangt leichter in eine Flüssigkeit – die „freie“ Form oder die „Salz“-Form – und welche Folgen hat das für Sucht und Therapie?

Zwei Gesichter desselben Moleküls

Nikotin kann zwei Hauptzustände einnehmen. In seiner freien Base ist es elektrisch neutral und volatil(er), das heißt, es gelangt leichter in die Gasphase. In seiner protonierten Form, oft Nikotinsalz genannt, trägt es eine elektrische Ladung und verhält sich mehr wie ein gelöstes Salz. E-Zigarettenprodukte und andere Nikotingeräte können so gestaltet werden, dass sie eine Form bevorzugen, was wiederum beeinflusst, wie scharf der Dampf wirkt, wie schnell Nikotin geliefert wird und wie sucht- oder therapiepotenziell die Erfahrung ist. Frühere Studien waren sich jedoch uneinig darüber, welche Form beim Menschen schneller aufgenommen wird, was zum Teil an der hohen biologischen Komplexität liegt.

Ein Laboraufbau, der einen Zug simuliert

Um ausschließlich den Effekt der Nikotinform zu isolieren, bauten die Forschenden ein kontrolliertes „Aerosol‑Zufuhr“-System, das einen E-Zigaretten‑Zug nachahmt, aber die Komplikationen lebender Gewebe ausschließt. Sie bereiteten zwei Testlösungen mit identischem Nikotingehalt vor: eine mit freier Base und eine mit Nikotinbenzoat, einem häufigen Nikotinsalz. Ein Aerosolgenerator verwandelte diese Flüssigkeiten in Wolken mikroskopischer Tröpfchen, die dann zugweise durch eine warme Flasche mit entweder ethanolischen oder wasserbasierten Testlösungen gezogen wurden, die auf verschiedene Säuregrade eingestellt waren. Partikel, die sich nicht in der Lösung auflösten, wurden auf einem hocheffizienten Filter zurückgehalten, sodass das Team vergleichen konnte, wie viel Nikotin an den Tröpfchen blieb und wie viel in der Flüssigkeit gelandet war.

Nachverfolgung, wohin das Nikotin geht

In ethanolischen Lösungen konnten die Forschenden direkt das in die Lösung eingegangene Nikotin und die Menge auf dem Filter messen. Sie fanden, dass unter allen Säurebedingungen ein größerer Anteil des Nikotinsalzes auf dem Filter verblieb als bei freier Base. Anders ausgedrückt: Von freier Base blieben weniger Reste zurück, also war mehr davon in die Lösung gelangt. Experimente in wasserbasierten Lösungen erforderten einen leicht abgewandelten Ansatz: Das Team normierte die verbleibende Nikotinmenge auf dem Filter auf die verbrauchte Testflüssigkeitsmenge. Auch hier zeigte das Nikotinsalz über alle Bedingungen hinweg konsistent höhere Rückstände, was auf eine schwächere Penetration in die Lösung im Vergleich zur freien Base hindeutet.

Wie der Weg die Aufnahme beeinflusst

Warum gelangt die freie Base effizienter in die Lösung? Die Autor:innen verweisen auf zwei konkurrierende Pfade. Freie Base, weniger polar und volatiler, kann aus ihrem Partikel in die umgebende Gasphase entweichen. Von dort überquert sie die Gas‑Flüssig‑Grenzfläche und löst sich in der Testlösung. Nikotinsalz hingegen ist stark ionisch gebunden und verdampft kaum. Es ist hauptsächlich auf direkten Kontakt zwischen Aerosolpartikeln und der Flüssigkeitsoberfläche angewiesen, gefolgt von langsamerer Feststoff‑Zu‑Flüssig‑Auflösung. Veränderungen im Lösungsmitteltyp und in der Säure beeinflussten die insgesamt absorbierte Nikotinmenge, änderten jedoch nicht das Grundmuster: Die freie Base übertraf in jedem Fall die Salzform, weil sie zusätzlich den Weg über die Gasphase nutzen konnte.

Folgen für Gesundheit und künftige Arzneimittel

Für Nicht‑Fachleute lautet die Kernbotschaft, dass die molekulare Verpackung von Nikotin stark beeinflusst, wie leicht es von eingeatmeten Tröpfchen in körperähnliche Flüssigkeiten übergeht. In diesem sorgfältig kontrollierten Labormodell drang freie Base konsistent besser in Lösungen ein als protoniertes Nikotin, unabhängig davon, ob das Medium alkohol‑ oder wasserähnlich war oder ob es sauer oder alkalisch eingestellt war. Das legt nahe, dass Produkte mit hohem Anteil an freier Base Nikotin effizienter liefern könnten, was sowohl die therapeutische Wirkung als auch das Abhängigkeitspotenzial erhöhen kann, während Salzformen unter denselben Bedingungen möglicherweise weniger leicht aufgenommen werden. Obwohl menschliches Gewebe komplexer ist als eine Flasche mit Lösung, liefern diese Ergebnisse eine klare mechanistische Grundlage für künftige Studien, die darauf abzielen, die Nikotinabgabe feinzujustieren – sei es zur Schadensminderung beim Tabakkonsum oder um Nikotins potenzielle Vorteile bei Hirnerkrankungen zu nutzen, ohne dessen suchterzeugende Wirkung zu verstärken.

Zitation: Wang, Z., Cui, H., Tuo, S. et al. Enhanced solution absorption of free-base over protonated nicotine in aerosols. Sci Rep 16, 12400 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42860-x

Schlüsselwörter: Nikotinaufnahme, Aerosolchemie, E-Zigaretten, Nikotinsalze, Arzneistofffreisetzung