Реодиализа: Едновременно регулиране на химичния състав и срязващото напрежение с реометъра „ NETZSCH “ на Kinexus

Запознайте се с новото решение за реодиализа

Меките материали рядко са подложени на механични сили в изолация.

В реалните процеси срязването и химичните промени протичат едновременно.

Досега търговските ротационни реометри можеха да контролират механичното напрежение и деформацията, но не и химичната среда по време на изпитването. Това създаваше „сляпа зона“ в разбирането на гелове, биополимери, фармацевтични продукти, хранителни системи и биологични материали.

С новия реодиализа за NETZSCH ротационния реометър Kinexus, тази празнина вече е запълнена.

Защо това е важно?

Нека разгледаме алгинатния хидрогел, използван за капсулиране на активно фармацевтично вещество.

Веднага щом материалът влезе в контакт с калциеви йони, той започва да се превръща от течност в гел. В същото време протичат дифузионни процеси, структурата се променя, а механичните му свойства непрекъснато се развиват.

Досега изследователите обикновено можеха да наблюдават или химичните промени, или реологичната реакция. Едновременното изучаване и на двете в реалистични условия оставаше изключително трудно.

Реодиализата променя това. Тя позволява на изследователите да наблюдават как материалът реагира механично, докато химичната му среда се променя в реално време – което доближава лабораторните измервания много по-близо до реалните условия.

Съвместна иновация: Университетите в Ливърпул и Дърам и NETZSCH

Реодиализата е разработена от Университета в Ливърпул (д-р Андерс Ауфдерхорст-Робъртс) и Университета в Дърам (проф. Джон Гиркин и д-р Лай Жанг) в тясно сътрудничество с „ NETZSCH Analyzing & Testing“.

Целта беше ясна: да се осигури едновременен контрол върху химичната среда и механичните сили по време на реологичните изпитвания. Вместо да я пуснат на пазара като затворена система, партньорите избраха подход с отворен код – като направиха концепцията достъпна за изследователската общност.

Техниката на реодиализата отговаря на едно фундаментално предизвикателство: химичните и механичните стимули рядко действат независимо един от друг. В биологичните и индустриалните системи те действат в синергия.

Защо се нарича реодиализа?

Защо се нарича реодиализа?

Терминът съчетава две понятия:

• Реология – науката, която изучава как материалите текат и се деформират
• Диализа – контролираното пренасяне на молекули през мембрана

По същия начин, по който диализата позволява на някои вещества да преминават през мембрана, докато други остават отделени, реодиализата позволява контролиран химичен обмен с пробата по време на реологично измерване.

Това дава възможност да се симулират процеси като дифузия на йони, обмен на разтворители, експозиция на ензими, промени в рН или транспорт на хранителни вещества, като едновременно с това се наблюдава непрекъснато поведението на материала.

Защо това е важно за меките материали

Почти всички меки материали са чувствителни към:

• Механично натоварване
• Химичната среда
• Времевозависими дифузионни процеси

Примери за това са:

• Образуване и разграждане на кръвни съсиреци
• Гелиране на алгинат
• Храносмилане при стомашни условия
• Освобождаване на лекарства при физиологично срязване
• Кремове и козметични продукти, изложени на соленост или ензими

Въвеждане на реални производствени процеси в реометъра

Много меки материали са създадени така, че да реагират на околната среда.

Например:

Алгинатни хидрогели
Алгинатът, извлечен от морски водорасли, се използва широко при доставката на лекарства, тъканното инженерство и капсулирането на клетки. При излагане на калциеви йони материалът се желира чрез Ionic сшиване. Реодиализата позволява на изследователите да наблюдават този процес на желиране в реално време, като същевременно измерват променящите се вискоеластични свойства.

Изследвания на храносмилането
Структуритена храната не претърпяват само механична деформация по време на консумацията. Едновременно с това те са изложени на променящи се стойности на рН, соли и храносмилателни ензими. Реодиализата дава възможност на изследователите да проучват как текстурата и структурата на храната се променят при условия, които по-близко наподобяват храносмилането.

Фармацевтични формулировки
Системите за доставка на лекарства често разчитат на процеси, контролирани от дифузия. С реодиализата изследователите могат да проучват как буферните разтвори, йоните или други реагенти влияят върху структурата на материала и поведението при освобождаване, докато се прилагат механични сили.

Тези примери показват защо едновременното контролиране на химичните процеси и срязването може да предостави информация, която конвенционалните реологични измервания не могат да уловят.

С реодиализата изследователите могат:

✔ Да контролират скоростта на химическата дифузия чрез настройките на помпата и концентрационната реодиализа (
) ✔ Да определят с висока точност точките на желиране чрез реодиализа на фазите ( Identify ) по време на обмен на място ( Ionic )
✔ Да моделират по-точно реалните условия на преработка

Както е показано в новата бяла книга, сближаването на ъглите на фазата на колебанията при различни честоти може да определи точната точка на желиране по време на обмен на Ionic на място.

Изтеглете техническата статия оттук:

Научете повече в доклада

Пълната техническа информация, експерименталната постановка и примерите за приложение са описани в новата бяла книга:

Персонализиране, интегриране, иновации

Когато става въпрос за реологични изпитвания, няма универсален подход. Ето защо NETZSCH ротационният реометър Kinexus е създаден като отворена платформа, проектирана за максимална гъвкавост:

✔️ Интегрирайте инструменти на трети страни.
✔️ Свържете персонализирани аксесоари.
✔️ Разработвайте съвместно нови софтуерни решения заедно с нашите експерти от NETZSCH.

Реодиализата е само един пример за това, което става възможно благодарение на тясното сътрудничество между изследователски екипи и индустрията. Ако искате вашето приложение да бъде следващият казус за иновации, свържете се с нас!