Reodialyysi: Kemian ja leikkausvoiman samanaikainen säätö Kinexus-reometrin ( NETZSCH ) avulla

Tutustu uuteen reodialyysiratkaisuun

Pehmeisiin materiaaleihin kohdistuu harvoin mekaanisia voimia erillään muista tekijöistä.

Todellisissa prosesseissa leikkausvoimat ja kemialliset olosuhteet muuttuvat samanaikaisesti.

Tähän asti kaupalliset pyörivärehometrit ovat pystyneet säätelemään mekaanista rasitusta ja venymää, mutta eivät kemiallista ympäristöä dynaamisesti testin aikana. Tämä on aiheuttanut tiedonpuutetta geelien, biopolymeerien, lääkkeiden, elintarvikejärjestelmien ja biologisten materiaalien ymmärtämisessä.

Uuden Rheodialysis -ratkaisun avulla NETZSCH Kinexus-pyörivään reometriintämä aukko on nyt täytetty.

Miksi tämä on tärkeää?

Tarkastellaan alginaattihydrogeeliä, jota käytetään farmaseuttisen vaikuttavan aineen kapselointiin.

Heti kun materiaali joutuu kosketuksiin kalsiumionien kanssa, se alkaa muuttua nesteestä geeliksi. Samalla tapahtuu diffuusioprosesseja, rakenne muuttuu ja sen mekaaniset ominaisuudet kehittyvät jatkuvasti.

Tähän asti tutkijat ovat yleensä voineet seurata joko kemiallisia muutoksia tai reologista käyttäytymistä. Molempien samanaikainen tutkiminen realistisissa olosuhteissa on ollut erittäin haastavaa.

Reodialyysi muuttaa tämän. Sen avulla tutkijat voivat havainnoida, miten materiaali reagoi mekaanisesti samalla, kun sen kemiallinen ympäristö muuttuu reaaliajassa – mikä tuo laboratoriomittaukset paljon lähemmäksi todellisia olosuhteita.

Yhteistyössä toteutettu innovaatio: Liverpoolin ja Durhamin yliopistot sekä NETZSCH

Reodialyysin kehittivät Liverpoolin yliopisto (tohtori Anders Aufderhorst-Roberts) ja Durhamin yliopisto (professori John Girkin ja tohtori Lai Zhang) tiiviissä yhteistyössä NETZSCH Analyzing & Testing -yrityksen kanssa.

Tavoite oli selkeä: mahdollistaa kemiallisen ympäristön ja mekaanisten voimien samanaikainen hallinta reologisten testien aikana. Sen sijaan, että järjestelmä olisi kaupallistettu suljettuna järjestelmänä, yhteistyökumppanit valitsivat avoimen lähdekoodin lähestymistavan – jolloin konsepti on tutkimusyhteisön saatavilla.

Reodialyysitekniikka vastaa perustavanlaatuiseen haasteeseen: kemialliset ja mekaaniset ärsykkeet vaikuttavat harvoin toisistaan riippumatta. Biologisissa ja teollisissa järjestelmissä ne vaikuttavat yhdessä.

Miksi sitä kutsutaan reodialyysiksi?

Miksi sitä kutsutaan reodialyysiksi?

Termi yhdistää kaksi käsitettä:

• Reologia – materiaalien virtauksen ja muodonmuutosten tutkimus
• Dialyysi – molekyylien hallittu kuljetus kalvon läpi

Aivan kuten dialyysi mahdollistaa tiettyjen aineiden kulun kalvon läpi samalla kun muut aineet pidetään erillään, reodialyysi mahdollistaa hallitun kemiallisen vaihdon näytteen kanssa reologisen mittauksen aikana.

Tämä mahdollistaa esimerkiksi ionidiffuusion, liuottimen vaihdon, entsyymialtistuksen, pH-muutosten tai ravinteiden kuljetuksen jäljittelemisen samalla, kun materiaalin käyttäytymistä seurataan jatkuvasti.

Miksi tämä on tärkeää pehmeiden materiaalien kannalta

Lähes kaikki pehmeät materiaalit ovat herkkiä:

• Mekaaniselle rasitukselle
• Kemialliset olosuhteet
• Aikariippuvaisille diffuusioprosesseille

Esimerkkejä ovat:

• Verihyytymien muodostuminen ja HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoaminen
• Algiinaatin geeliytyminen
• Ruoansulatus mahalaukun olosuhteissa
• Lääkeaineen vapautuminen fysiologisessa leikkausvoimassa
• Suolapitoisuudelle tai entsyymeille altistuvat voiteet ja kosmetiikkatuotteet

Todellisten prosessien tuominen reometriin

Monet pehmeät materiaalit on suunniteltu reagoimaan ympäristöönsä.

Esimerkiksi:

Algiinihydrogeelit
Merilevästä peräisin olevaa algiinia käytetään laajalti lääkkeiden annostelussa, kudostekniikassa ja solujen kapseloinnissa. Kalsiumioneille altistuessaan materiaali geeliytyy Ionic ristisidosten muodostumisen kautta. Rheodialyysin avulla tutkijat voivat seurata tätä geeliytymisprosessia reaaliajassa ja mitata samalla muuttuvia viskoelastisia ominaisuuksia.

Ruoansulatustutkimukset
Ruoan rakenteet eivät altistu kulutuksen aikana pelkästään mekaaniselle muodonmuutokselle. Ne altistuvat samanaikaisesti muuttuville pH-arvoille, suoloille ja ruoansulatusentsyymeille. Reodialyysin avulla tutkijat voivat selvittää, miten ruoan rakenne ja tekstuuri muuttuvat olosuhteissa, jotka muistuttavat paremmin ruoansulatusta.

Lääkevalmisteet
Lääkkeiden annostelujärjestelmät perustuvat usein diffuusiovetoisiin prosesseihin. Reodialyysin avulla tutkijat voivat selvittää, miten puskuriliuokset, ionit tai muut reagenssit vaikuttavat materiaalin rakenteeseen ja vapautumiskäyttäytymiseen, kun niihin kohdistetaan mekaanisia voimia.

Nämä esimerkit osoittavat, miksi kemian ja leikkausvoiman samanaikainen hallinta voi tarjota tietoa, jota perinteisillä reologisilla mittauksilla ei voida saada.

Rheodialyysin avulla tutkijat voivat:

Ionic ✔ säätää kemiallisten aineiden diffuusionopeuksia pumppuasetusten ja pitoisuus
n avulla ✔ Identify ida tarkkoja geeliytymispisteitä vaihto- n aikana
✔ mallintaa todellisia prosessointiolosuhteita tarkemmin

Kuten uudessa raportissa esitetään, eri taajuuksilla esiintyvien värähtelevien vaihekulmien yhteneväisyys mahdollistaa tarkan geeliytymispisteen määrittämisen in situ - Ionic invaihdon aikana.

Lataa raportti täältä:

Lue lisää valkoisesta kirjasta

Tekninen tausta, koejärjestely ja sovellusesimerkit on kuvattu kokonaisuudessaan uudessa White Paper -julkaisussa:

Mukauta, integroi, innovoi

Reologisissa testeissä yksi ratkaisu ei sovi kaikille. Siksi NETZSCH Kinexus-kiertoreometri on rakennettu avoimeksi alustaksi, joka on suunniteltu tarjoamaan maksimaalista joustavuutta:

✔️ Integroi kolmansien osapuolten työkaluja.
✔️ Liitä mukautettuja lisävarusteita.
✔️ Kehitä uusia ohjelmistoratkaisuja yhdessä NETZSCH asiantuntijoidemme kanssa.

Reodialyysi on vain yksi esimerkki siitä, mitä on mahdollista saavuttaa tutkimusryhmien ja teollisuuden tiiviin yhteistyön avulla. Jos haluat, että juuri sinun sovelluksesi on seuraava innovaatiotapaus, ota meihin yhteyttä!