Rheodialyse: Samtidig regulering af kemiske egenskaber og forskydning med Kinexus-reometeret fra NETZSCH

Oplev den nye Rheodialysis-løsning

Bløde materialer udsættes sjældent for mekaniske kræfter isoleret set.

I virkelige processer ændrer forskydning og kemiske forhold sig samtidig.

Indtil nu har kommercielle rotationsreometre kunnet styre mekanisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning og deformation – men ikke det kemiske miljø dynamisk under testen. Dette skabte en blind vinkel i forståelsen af geler, biopolymerer, lægemidler, fødevaresystemer og biologiske materialer.

Med den nye Rheodialysis -løsning til NETZSCH Kinexus-rotationsreometerer dette hul nu udfyldt.

Hvorfor er det vigtigt?

Lad os tage et eksempel på en alginathydrogel, der anvendes til at indkapsle et aktivt lægemiddelstof.

Så snart materialet kommer i kontakt med calciumioner, begynder det at omdannes fra en væske til en gel. Samtidig finder diffusionsprocesser sted, strukturen ændrer sig, og dets mekaniske egenskaber udvikler sig løbende.

Indtil nu har forskere typisk kun kunnet overvåge enten de kemiske ændringer eller den reologiske reaktion. Det har været yderst udfordrende at studere begge dele samtidigt under realistiske forhold.

Reodialyse ændrer dette. Det giver forskerne mulighed for at observere, hvordan et materiale reagerer mekanisk, mens dets kemiske miljø udvikler sig i realtid – hvilket bringer laboratoriemålingerne meget tættere på virkelighedens forhold.

Et innovationssamarbejde: Universiteterne i Liverpool og Durham samt NETZSCH

Reodialyse blev udviklet af University of Liverpool (dr. Anders Aufderhorst-Roberts) og Durham University (prof. John Girkin og dr. Lai Zhang) i tæt samarbejde med NETZSCH Analyzing & Testing.

Målet var klart: At muliggøre samtidig kontrol af det kemiske miljø og de mekaniske kræfter under reologiske forsøg. I stedet for at markedsføre det som et lukket system valgte partnerne en open-source-tilgang – hvilket gjorde konceptet tilgængeligt for forskningsmiljøet.

Reodialyseteknikken løser en grundlæggende udfordring: Kemiske og mekaniske stimuli virker sjældent uafhængigt af hinanden. I biologiske og industrielle systemer optræder de i synergi.

Hvorfor hedder det rheodialyse?

Hvorfor hedder det Rheodialyse?

Udtrykket kombinerer to begreber:

• Reologi – læren om, hvordan materialer flyder og deformeres
• Dialyse – den kontrollerede transport af molekyler gennem en membran

Ligesom dialyse gør det muligt for visse stoffer at passere gennem en membran, mens andre holdes adskilt, muliggør reodialyse en kontrolleret kemisk udveksling med en prøve under en reologisk måling.

Dette gør det muligt at efterligne processer såsom iondiffusion, opløsningsmiddeludveksling, enzymeksponering, pH-ændringer eller transport af næringsstoffer, samtidig med at materialets adfærd overvåges kontinuerligt.

Hvorfor dette er vigtigt for bløde materialer

Næsten alle bløde materialer er følsomme over for:

• Mekanisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning
• Kemiske omgivelser
• Tidsafhængige diffusionsprocesser

Eksempler herpå er:

• Dannelse og NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af blodpropper
• Alginatgelering
• Fordøjelse af fødevarer under mavebetingelser
• Lægemiddelfrigivelse under fysiologisk forskydning
• Cremer og kosmetik, der udsættes for saltindhold eller enzymer

At overføre virkelige processer til reometeret

Mange bløde materialer er udviklet til at reagere på deres omgivelser.

For eksempel:

Alginathydrogeler
Alginat, der stammer fra tang, anvendes i vid udstrækning inden for lægemiddelafgivelse, vævsingeniørvidenskab og celleindkapsling. Ved eksponering for calciumioner gelerer materialet gennem en tværbinding af typen " Ionic ". Rheodialyse giver forskerne mulighed for at overvåge denne geleringsproces i realtid, samtidig med at de måler de skiftende viskoelastiske egenskaber.

Undersøgelser af fordøjelsen af fødevarer
Fødevarers strukturer udsættes ikke kun for mekanisk deformation under indtagelsen. De udsættes samtidig for skiftende pH-værdier, salte og fordøjelsesenzymer. Rheodialyse gør det muligt for forskere at undersøge, hvordan fødevarers tekstur og struktur ændrer sig under forhold, der i højere grad ligner fordøjelsen.

Farmaceutiske formuleringer
Lægemiddelafgivelsessystemer er ofte baseret på diffusionsstyrede processer. Med reodialyse kan forskere undersøge, hvordan bufferopløsninger, ioner eller andre reagenser påvirker materialets struktur og frigivelsesadfærd, mens der påføres mekaniske kræfter.

Disse eksempler viser, hvorfor samtidig styring af kemi og forskydning kan give indsigt, som konventionelle reologiske målinger ikke kan fange.

Med reodialyse kan forskere:

✔ Kontrollere kemiske diffusionshastigheder via pumpeindstillinger og koncentrations
✔ Identify re præcise geleringspunkter under Ionic udveksling
✔ Modellere virkelige procesbetingelser mere nøjagtigt

Som det fremgår af den nye hvidbog, kan konvergensen af oscillerende fasevinkler ved forskellige frekvenser præcist lokalisere det nøjagtige geleringspunkt under in-situ- Ionic udveksling.

Download hvidbogen her:

Læs mere i hvidbogen

Den fulde tekniske baggrund, forsøgsopstillingen og anvendelseseksemplerne er beskrevet i den nye hvidbog:

Tilpas, integrer, innovér

Der findes ikke én løsning, der passer til alle, når det gælder reologiske undersøgelser. Derfor har NETZSCH Kinexus-rotationsreometeret er udviklet som en åben platform, der er designet til maksimal fleksibilitet:

✔️ Integrer værktøjer fra tredjeparter.
✔️ Tilslut specialtilbehør.
✔️ Udvikl nye softwareløsninger i samarbejde med vores eksperter inden for NETZSCH.

Reodialyse er blot ét eksempel på, hvad der bliver muligt gennem tæt samarbejde mellem forskerteams og industrien. Hvis du gerne vil have din anvendelse med i den næste casestudie om innovation, så kontakt os!