Reodialízis: A kémiai paraméterek és a nyíróerő egyidejű szabályozása a Kinexus Rheometer „ NETZSCH ” funkciójával

Fedezze fel az új Rheodialysis megoldást!

A puha anyagok ritkán vannak kitéve kizárólag mechanikai erőknek.

A valós folyamatokban a nyíróerő és a kémiai környezet egyidejűleg változik.

Eddig a kereskedelmi forgalomban kapható rotációs reométerek a vizsgálat során dinamikusan tudták szabályozni a mechanikai feszültséget és alakváltozást, de nem a kémiai környezetet. Ez hiányosságot jelentett a gélek, a biopolimerek, a gyógyszerek, az élelmiszer-rendszerek és a biológiai anyagok megértésében.

Az új Rheodialysis megoldással a NETZSCH Kinexus rotációs reométerhezkifejlesztésével ez a hiányosság megszűnt.

Miért fontos ez?

Vegyünk egy olyan alginát-hidrogélt, amelyet egy hatóanyag beágyazására használnak.

Amint az anyag kalciumionokkal érintkezik, folyadékból géllé kezd átalakulni. Ezzel egyidejűleg diffúziós folyamatok játszódnak le, a szerkezet megváltozik, és mechanikai tulajdonságai folyamatosan alakulnak.

Eddig a kutatók általában vagy a kémiai változásokat, vagy a reológiai reakciót tudták figyelemmel kísérni. Mindkettő egyidejű vizsgálata valós körülmények között továbbra is rendkívül nagy kihívást jelentett.

A reodialízis változtat ezen. Lehetővé teszi a kutatók számára, hogy valós időben megfigyeljék, hogyan reagál egy anyag mechanikailag, miközben kémiai környezete változik – így a laboratóriumi mérések sokkal közelebb kerülnek a valós körülményekhez.

Együttműködésen alapuló innováció: a Liverpooli és a Durhami Egyetem, valamint NETZSCH

A reodialízist a Liverpooli Egyetem (Dr. Anders Aufderhorst-Roberts) és a Durhami Egyetem (Prof. John Girkin és Dr. Lai Zhang) fejlesztette ki az NETZSCH Analyzing & Testing céggel való szoros együttműködés keretében.

A cél egyértelmű volt: lehetővé tenni a kémiai környezet és a mechanikai erők egyidejű szabályozását a reológiai vizsgálatok során. Ahelyett, hogy zárt rendszerként hozták volna forgalomba, a partnerek a nyílt forráskódú megközelítést választották – így a koncepciót a kutatói közösség számára is elérhetővé tették.

A reodialízis technika egy alapvető kihívásra ad választ: a kémiai és mechanikai ingerek ritkán hatnak egymástól függetlenül. A biológiai és ipari rendszerekben ezek szinergiában lépnek fel.

Miért hívják reodialízisnek?

Miért hívják reodialízisnek-nak hívják?

A kifejezés két fogalmat ötvöz:

• Reológia – az anyagok áramlásának és alakváltozásának tanulmányozása
• Dialízis – a molekulák szabályozott szállítása egy membránon keresztül

Ahogyan a dialízis lehetővé teszi bizonyos anyagok membránon keresztüli áthaladását, miközben másokat elválaszt, úgy a reodialízis is lehetővé teszi a kontrollált kémiai cserét a mintával a reológiai mérés során.

Ez lehetővé teszi olyan folyamatok szimulálását, mint az iondiffúzió, az oldószercsere, az enzimhatás, a pH-változások vagy a tápanyagszállítás, miközben folyamatosan figyelemmel kísérhető az anyag viselkedése.

Miért fontos ez a lágy anyagok esetében?

Szinte minden puha anyag érzékeny a következőkre:

• Mechanikai igénybevétel
• Kémiai környezetre
• Időfüggő diffúziós folyamatokra

Példák:

• Vérrögképződés és lebomlás
• Alginát gélképződése
• Élelmiszer-emésztés gyomorkörülmények között
• Gyógyszerfelszabadulás fiziológiai nyíróerő hatására
• Só- vagy enzimhatásnak kitett krémek és kozmetikumok

A valós folyamatok beépítése a reométerbe

Számos puha anyagot úgy terveztek, hogy reagáljon a környezetére.

Például:

Alginát-hidrogélek
A tengeri algákból nyert alginátot széles körben használják gyógyszeradagolásban, szövetmérnökségben és sejtek kapszulázásában. Kalciumionok hatására az anyag „ Ionic ” típusú térhálósodás révén gélesedik. A reodialízis lehetővé teszi a kutatók számára, hogy valós időben kövessék nyomon ezt a gélesedési folyamatot, miközben mérik a változó viszkoelasztikus tulajdonságokat.

Élelmiszer-emésztési vizsgálatok
Azélelmiszerek szerkezete fogyasztás közben nem csupán mechanikai deformáción megy keresztül. Egyidejűleg változó pH-értékeknek, sóknak és emésztőenzimeknek is ki vannak téve. A reodialízis segítségével a kutatók tanulmányozhatják, hogyan változik az élelmiszerek textúrája és szerkezete olyan körülmények között, amelyek jobban hasonlítanak az emésztéshez.

Gyógyszerkészítmények
A gyógyszeradagoló rendszerek gyakran diffúzióvezérelt folyamatokra támaszkodnak. A reodialízis segítségével a kutatók vizsgálhatják, hogy a puffere oldatok, ionok vagy más reagensek hogyan befolyásolják az anyag szerkezetét és felszabadulási viselkedését mechanikai erők hatására.

Ezek a példák jól illusztrálják, hogy a kémiai folyamatok és a nyíróerő egyidejű szabályozása miért nyújthat olyan betekintést, amelyet a hagyományos reológiai mérések nem képesek megragadni.

A reodialízis segítségével a kutatók:

✔ A kémiai diffúziós sebességek szabályozása a szivattyú beállításai és a koncentráció
segítségével ✔ Identify a gélképződési pontok pontos meghatározása a Ionic csere során
✔ A valós feldolgozási feltételek pontosabb modellezése

Amint az új fehér könyvben bemutatásra került, a különböző frekvenciákon oszcilláló fázisszögek konvergenciája pontosan meghatározhatja a gélképződési pontot az in-situ Ionic -csere során.

Töltse le a fehér könyvet itt:

További információk a fehér könyvben

A teljes műszaki háttér, a kísérleti felépítés és az alkalmazási példák az új fehér könyvben találhatók:

Személyre szabás, integráció, innováció

A reológiai vizsgálatok terén nincs olyan megoldás, amely mindenkinek megfelelne. Éppen ezért a NETZSCH Kinexus rotációs reométer nyitott platformként lett kialakítva, a maximális rugalmasság érdekében:

✔️ Harmadik féltől származó eszközök integrálása.
✔️ Egyedi kiegészítők csatlakoztatása.
✔️ Új szoftvermegoldások közös fejlesztése a NETZSCH szakértőinkkel.

A reodialízis csupán egy példa arra, hogy mi valósulhat meg a kutatócsoportok és az ipar közötti szoros együttműködés révén. Ha szeretné, hogy az Ön alkalmazása legyen a következő innovációs esettanulmány, vegye fel velünk a kapcsolatot!