Reodialys: Samtidig reglering av kemiska parametrar och skjuvning med Kinexus-reometern från NETZSCH

Upptäck den nya lösningen för reodialys

Mjuka material utsätts sällan för mekaniska krafter isolerat.

I verkliga processer förändras skjuvning och kemiska förhållanden samtidigt.

Hittills har kommersiella rotationsreometrar kunnat styra mekanisk belastning och töjning – men inte den kemiska miljön dynamiskt under provningen. Detta har skapat en kunskapslucka när det gäller förståelsen av geler, biopolymerer, läkemedel, livsmedelssystem och biologiska material.

Med den nya Rheodialysis -lösningen för NETZSCH Kinexus rotationsreometerhar denna lucka nu fyllts.

Varför är detta viktigt?

Tänk dig en alginathydrogel som används för att inkapsla en aktiv läkemedelssubstans.

Så snart materialet kommer i kontakt med kalciumjoner börjar det övergå från flytande till gelform. Samtidigt sker diffusionsprocesser, strukturen förändras och dess mekaniska egenskaper utvecklas kontinuerligt.

Hittills har forskare vanligtvis kunnat övervaka antingen de kemiska förändringarna eller den reologiska responsen. Att studera båda samtidigt under realistiska förhållanden har varit extremt utmanande.

Reodialys förändrar detta. Den gör det möjligt för forskare att i realtid observera hur ett material reagerar mekaniskt samtidigt som dess kemiska miljö förändras – vilket för laboratoriemätningarna mycket närmare verkliga förhållanden.

Ett innovationssamarbete mellan universiteten i Liverpool och Durham samt NETZSCH

Reodialys utvecklades av University of Liverpool (dr Anders Aufderhorst-Roberts) och Durham University (prof. John Girkin och dr Lai Zhang) i nära samarbete med NETZSCH Analyzing & Testing.

Målet var tydligt: att möjliggöra samtidig kontroll av den kemiska miljön och de mekaniska krafterna under reologiska tester. Istället för att kommersialisera det som ett slutet system valde partnerna en öppen källkodsstrategi – vilket gjorde konceptet tillgängligt för forskarsamhället.

Reodialystekniken tar itu med en grundläggande utmaning: Kemiska och mekaniska stimuli verkar sällan oberoende av varandra. I biologiska och industriella system verkar de i samverkan.

Varför kallas det reodialys?

Varför kallas det reodialys?

Termen kombinerar två begrepp:

• Reologi – läran om hur material flyter och deformeras
• Dialys – kontrollerad transport av molekyler genom ett membran

Precis som dialys gör det möjligt för vissa ämnen att passera genom ett membran medan andra hålls åtskilda, möjliggör reodialys ett kontrollerat kemiskt utbyte med ett prov under en reologisk mätning.

Detta gör det möjligt att efterlikna processer såsom jondiffusion, lösningsmedelsutbyte, enzymexponering, pH-förändringar eller näringstransport samtidigt som materialets beteende övervakas kontinuerligt.

Varför detta är viktigt för mjuka material

Nästan alla mjuka material är känsliga för:

• Mekanisk påfrestning
• Kemiska omgivningar
• Tidsberoende diffusionsprocesser

Exempel på detta är:

• Bildning och nedbrytning av blodproppar
• Alginatgelering
• Matsmältning under magförhållanden
• Läkemedelsfrisättning under fysiologisk skjuvning
• Krämer och kosmetika som utsätts för salt eller enzymer

Att överföra verkliga processer till reometern

Många mjuka material är utformade för att reagera på sin omgivning.

Till exempel:

Alginathydrogeler
Alginat, som utvinns ur tång, används i stor utsträckning inom läkemedelstillförsel, vävnadsteknik och cellinkapsling. Vid exponering för kalciumjoner gelifieras materialet genom tvärbindning Ionic. Rheodialys gör det möjligt för forskare att övervaka denna gelifieringsprocess i realtid samtidigt som de mäter de föränderliga viskoelastiska egenskaperna.

Studier av matsmältning
Livsmedelsstrukturer utsätts inte bara för mekanisk deformation under konsumtion. De utsätts samtidigt för förändrade pH-värden, salter och matsmältningsenzymer. Rheodialys gör det möjligt för forskare att studera hur livsmedels konsistens och struktur förändras under förhållanden som bättre efterliknar matsmältningen.

Läkemedelsformuleringar
Läkemedelstillförselssystem bygger ofta på diffusionsstyrda processer. Med reodialys kan forskare undersöka hur buffertlösningar, joner eller andra reagenser påverkar materialets struktur och frisättningsbeteende när mekaniska krafter tillförs.

Dessa exempel visar varför samtidig kontroll av kemi och skjuvning kan ge insikter som konventionella reologiska mätningar inte kan fånga upp.

Med reodialys kan forskare:

✔ Kontrollera kemiska diffusionshastigheter via pumpinställningar och koncentrations
✔ Identify a exakta geleringspunkter under Ionic utbyte
✔ Modellera verkliga processförhållanden mer exakt

Som framgår av den nya vitboken kan konvergensen av oscillerande fasvinklar vid olika frekvenser precisera den exakta geleringspunkten under in situ- Ionic sutbyte.

Ladda ner vitboken här:

Läs mer i vitboken

Den fullständiga tekniska bakgrunden, försöksuppställningen och tillämpningsexemplen beskrivs i den nya vitboken:

Anpassa, integrera, förnya

Det finns ingen universallösning när det gäller reologiska tester. Det är därför som NETZSCH Kinexus rotationsreometer är utformad som en öppen plattform för maximal flexibilitet:

✔️ Integrera verktyg från tredje part.
✔️ Anslut anpassade tillbehör.
✔️ Utveckla nya mjukvarulösningar tillsammans med våra NETZSCH experter.

Reodialys är bara ett exempel på vad som blir möjligt genom ett nära samarbete mellan forskarteam och industrin. Om du vill att just din tillämpning ska bli nästa fallstudie inom innovation, hör av dig till oss!