Reodializa: Jednoczesna kontrola składu chemicznego i siły ścinania za pomocą reometru Kinexus z funkcją „ NETZSCH ”

Poznaj nowe rozwiązanie do reodializy

Materiały miękkie rzadko podlegają oddziaływaniu sił mechanicznych w izolacji.

W rzeczywistych procesach ścinanie i zmiany chemiczne zachodzą jednocześnie.

Do tej pory dostępne na rynku reometry rotacyjne pozwalały kontrolować naprężenia i odkształcenia mechaniczne, ale nie umożliwiały dynamicznej regulacji środowiska chemicznego w trakcie badania. Stwarzało to lukę w zrozumieniu żeli, biopolimerów, farmaceutyków, systemów żywnościowych i materiałów biologicznych.

Dzięki nowemu rozwiązaniem Rheodialysis dla NETZSCH reometru rotacyjnego Kinexusluka ta została wypełniona.

Dlaczego to jest ważne?

Rozważmy hydrożel alginianowy stosowany do enkapsulacji aktywnego składnika farmaceutycznego.

Gdy tylko materiał wejdzie w kontakt z jonami wapnia, zaczyna przechodzić z fazy ciekłej w żelową. Jednocześnie zachodzą procesy dyfuzji, zmienia się struktura, a właściwości mechaniczne ulegają ciągłym zmianom.

Do tej pory naukowcy mogli zazwyczaj monitorować albo zmiany chemiczne, albo reakcję reologiczną. Jednoczesne badanie obu tych zjawisk w realistycznych warunkach pozostawało niezwykle trudne.

Reodializa tozmienia . Umożliwia ona naukowcom obserwowanie reakcji mechanicznej materiału w czasie rzeczywistym, podczas gdy jego środowisko chemiczne ulega zmianom – dzięki czemu pomiary laboratoryjne znacznie bardziej zbliżają się do warunków rzeczywistych.

Wspólna inicjatywa innowacyjna: Uniwersytety w Liverpoolu i Durham oraz NETZSCH

Metodę reodializy opracowali naukowcy z Uniwersytetu w Liverpoolu (dr Anders Aufderhorst-Roberts) oraz Uniwersytetu w Durham (prof. John Girkin i dr Lai Zhang) w ścisłej współpracy z firmą NETZSCH Analyzing & Testing.

Cel był jasny: umożliwić jednoczesną kontrolę środowiska chemicznego i sił mechanicznych podczas badań reologicznych. Zamiast wprowadzać na rynek zamknięty system, partnerzy zdecydowali się na podejście oparte na otwartym oprogramowaniu – udostępniając tę koncepcję społeczności naukowej.

Technika reodializy stanowi odpowiedź na fundamentalne wyzwanie: bodźce chemiczne i mechaniczne rzadko działają niezależnie. W systemach biologicznych i przemysłowych występują one synergicznie.

Dlaczego nazywa się to reodializą?

Dlaczego nazywa się to reodializa?

Termin ten łączy w sobie dwie koncepcje:

• Reologii – nauki zajmującej się badaniem przepływu i odkształcania się materiałów
• Dializa – kontrolowany transport cząsteczek przez membranę

Podobnie jak dializa umożliwia przepływ niektórych substancji przez membranę, zatrzymując inne, tak reodializa pozwala na kontrolowaną wymianę chemiczną z próbką podczas pomiaru reologicznego.

Dzięki temu można symulować procesy takie jak dyfuzja jonów, wymiana rozpuszczalnika, ekspozycja na działanie enzymów, zmiany pH czy transport składników odżywczych, jednocześnie na bieżąco monitorując zachowanie materiału.

Dlaczego ma to znaczenie w przypadku materiałów miękkich

Prawie wszystkie miękkie materiały są wrażliwe na:

• Obciążenia mechaniczne
• Środowisko chemiczne
• Procesy dyfuzji zależne od czasu

Przykłady obejmują:

• Tworzenie się i rozpad skrzepów krwi
• Żelowanie alginianu
• Trawienie pokarmu w warunkach żołądkowych
• Uwalnianie leku pod wpływem fizjologicznego ścinania
• Kremy i kosmetyki narażone na działanie soli lub enzymów

Wprowadzenie rzeczywistych procesów do reometru

Wiele materiałów miękkich zostało zaprojektowanych tak, by reagować na otoczenie.

Na przykład:

Hydrożele alginianowe
Alginian, pozyskiwany z wodorostów, jest szeroko stosowany w dostarczaniu leków, inżynierii tkankowej i enkapsulacji komórek. Pod wpływem jonów wapnia materiał ulega żelowaniu w wyniku sieciowania typu „ Ionic ”. Reodializa pozwala badaczom monitorować ten proces żelowania w czasie rzeczywistym, mierząc jednocześnie zmieniające się właściwości lepkosprężyste.

Badania trawienia pokarmu
Struktury pokarmów podczas spożycia ulegają nie tylko odkształceniom mechanicznym. Są one jednocześnie narażone na zmieniające się wartości pH, działanie soli i enzymów trawiennych. Reodializa umożliwia naukowcom badanie, w jaki sposób zmienia się tekstura i struktura pokarmu w warunkach bardziej zbliżonych do procesu trawienia.

Preparaty farmaceutyczne
Systemy dostarczania leków często opierają się na procesach kontrolowanych dyfuzją. Dzięki reodializie naukowcy mogą badać, w jaki sposób roztwory buforowe, jony lub inne odczynniki wpływają na strukturę materiału i zachowanie uwalniania pod wpływem sił mechanicznych.

Przykłady te pokazują, dlaczego jednoczesna kontrola procesów chemicznych i ścinania może dostarczyć informacji, których nie są w stanie uchwycić konwencjonalne pomiary reologiczne.

Dzięki reodializie naukowcy mogą:

✔ Kontrolować szybkości dyfuzji chemicznej poprzez ustawienia pompy i stężeni
✔ Identify precyzyjne punkty żelowania podczas wymiany Ionic
✔ Bardziej dokładnie modelować rzeczywiste warunki przetwarzania

Jak pokazano w nowej białej księdze, zbieżność kątów fazowych oscylacji przy różnych częstotliwościach pozwala precyzyjnie określić dokładny punkt żelowania podczas wymiany in-situ Ionic.

Pobierz dokument tutaj:

Dowiedz się więcej z białej księgi

Pełne informacje techniczne, opis układu eksperymentalnego oraz przykłady zastosowań zostały przedstawione w nowym opracowaniu technicznym:

Dostosuj, zintegruj, wprowadzaj innowacje

W przypadku badań reologicznych nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania. Dlatego właśnie NETZSCH reometr rotacyjny Kinexus został zaprojektowany jako otwarta platforma zapewniająca maksymalną elastyczność:

✔️ Możliwość integracji narzędzi innych producentów.
✔️ Możliwość podłączenia niestandardowych akcesoriów.
✔️ Wspólne opracowywanie nowych rozwiązań programowych wraz z naszymi ekspertami z NETZSCH.

Reodializa to tylko jeden z przykładów tego, co staje się możliwe dzięki ścisłej współpracy między zespołami badawczymi a przemysłem. Jeśli chcesz, aby Twoje zastosowanie stało się kolejnym studium przypadku innowacji, skontaktuj się z nami!