BRAVE PARTNERS. PIONEERS. VISIONARIES:
Stößt du bei deiner Forschung an die Grenzen herkömmlicher Partikelcharakterisierungsmethoden? Möchtest du viel tiefere Einblicke erhalten, um die Zusammensetzung und das Verhalten von Partikeln besser zu verstehen? OF2i wird bereits von ausgewählten Partnern für ihre bahnbrechende Forschung und für optimierte Produktionsprozesse eingesetzt. Hier findest du eine Auswahl erster Use Cases, die das Potential von OF2i veranschaulichen und einen Vorgeschmack auf die unzähligen Einsatzmöglichkeiten geben.
Gregor Marolt und seine Forschungsgruppe an der Universität Ljubljana entwickeln eine siebgedruckte Sensortechnologie, die eine kostengünstige Erkennung von Nanoschadstoffen aus Autoreifen in Oberflächengewässern ermöglicht. Sie verwendeten das OF2i®-Gerät von BRAVE Analytics für den Vergleich und die Validierung von Messungen der Größe und Konzentration von Nanokunststoffen bei extrem niedrigen Konzentrationen.
In der Machbarkeitsstudie wurden zwei unterschiedlich filtrierte Nanosuspensionen aus Autoreifen verglichen.
OF2i® erwies sich als praktikabel für:
Quantifizierung der Unterschiede zwischen den beiden Proben. Die erste Probe wurde mit einem 0,22-µm-Filter gefiltert und wies eine deutlich geringere Menge an größeren Fraktionen auf als die gleiche Probe, die mit einem 0,45-µm-Filter gefiltert wurde.
Online-Messung der Nanoschadstoffe, die eine Echtzeitüberwachung von Veränderungen in kleinen Behältern ermöglicht. Diese ermöglicht eine Überprüfung der kostengünstigen siebgedruckten Sensoren in dem die PAT-Lösung sowohl Konzentrations- als auch Partikelgrößenveränderungen bei einem Datenpunkt pro Sekunde und mit hoher statistischer Relevanz (>300 gemessene Partikel pro Minute während der ersten Experimente) überwacht.
Das patentierte OF2i®-Laboranalysegerät ist ein zuverlässiges und genaues Gerät für die Echtzeitüberwachung von Partikelkonzentration und Partikelgrößenverteilung mit Einzelpartikel-Empfindlichkeit, in diesem Fall für extrem niedrige Konzentrationen von Nanokunststoffen.
Katharina Heider (Forscherin an einer österreichischen Universität) konnte erst durch OF2i®-Messungen Erkenntnisse über die Auslaugung aus Polypropylenflaschen gewinnen.
Katharina verfügte nicht über die Technologie, um Konzentrationen bis hinunter zu wenigen Partikeln pro Milliliter zu messen. Bevor diese Proben gemessen werden können, müssen sie in der Regel mit anderen Techniken aufkonzentriert werden, um die mit herkömmlichen Partikelmesstechniken erreichten Nachweisgrenzen zu erreichen. Die Alternative war die Verwendung des OF2i®-Geräts von BRAVE Analytics für die Online-Überwachung bei hohen Durchflussmengen. Die Probe wurde durch die Durchflusszelle gepumpt und einzelne Partikel wurden zur Analyse verfolgt.
Der BRAVE B-Curious-Modul ermöglicht einen hohen Durchsatz und detektiert Nanokunststoffe und Mikroplastik in Konzentrationen bis hinunter zu wenigen Partikeln pro Milliliter mit einer Einzelpartikel-Empfindlichkeit.
Die Online-Messung wurde mit hohem Durchsatz durchgeführt, um eine hohe statistische Relevanz zu erzielen. Reinstwasserproben in verschiedenen Kunststoffflaschen wurden nach Reinigungszyklen analysiert, um die Reinigungseffizienz zu bestimmen, und die Ergebnisse wurden mit der Referenz (20 nm filtriertes Reinstwasser) in Glasflaschen verglichen.
Detektionsgrenze: wenigen Partikeln pro Milliliter
Objektgrößenbereich: 50 nm bis 3000 nm
Detektierte Substanzen: PP, PS
Einer der größten weltweit tätigen Pharmakonzerne suchte nach einer effizienteren Alternative zu Offline-Qualitätskontrolle für Rezepturen der parenteralen Ernährung. Diese Öl-in-Wasser-Emulsionen müssen strenge Vorschriften hinsichtlich Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung erfüllen.
Es gab bisher keine echte PAT-Lösung für die Überwachung dieses Produktionsprozesses und die zeitliche Verzögerung, die mit der manuellen Qualitätskontrolle im Labor einhergeht, birgt das Risiko, dass Rezepturen hergestellt werden, die nicht den Spezifikationen entsprechen, was wiederum hohe Kosten verursacht. Das Benchtop-Gerät, welches das Team für die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung verwendete, basierte auf einer Ensemble-Methode, die unzuverlässige Ergebnisse lieferte, die von verschiedenen Parametern wie Viskosität und Konzentration beeinflusst wurden. Das Testen war eine langwierige Prozedur mit manueller Bedienung und Verdünnung, eine weitere potenzielle Fehlerquelle.
Die beste Lösung wäre ein Wechsel zur Online-Überwachung und zum Real Time Release Testing (RTRT) für diese flüssigen Formulierungen.
Die Herausforderungen in diesem Fall:
Die Abbildung zeigt:
Kontinuierliche Vermessung einer Öl-in-Wasser-Emulsion. (a) Streudiagramm und Histogramm zu vermessenen Partikeldurchmessern. Über eine Trendanalyse können zwei Homogenisierungszustände (H1, H2) identifiziert werden. (b) Zugehörige D-Werte als Funktion der Zeit, die mithilfe der kumulativen Partikelgrößenverteilung berechnet werden. Credit: Urheber: Marko Šimić, Universität Graz, Brave Analytics<br
Unser BRAVE B-Continuous Online-PAT-Sensor (einschließlich einer kontinuierlichen und automatisierten Online-Probenaufbereitungseinheit) wurde in einer Pilotanlage des Unternehmens installiert. Diese Anlage besteht aus zwei Homogenisierungsschritten, bei denen die Partikelgröße durch die Anwendung von hohem Druck allmählich abnimmt. Nach dem ersten Schritt wird die Partikelgröße von 3 µm auf etwa 0,3 µm reduziert. Der Prozesssensor (BRAVE B-Continuous) wird nach dem ersten Homogenisierungsschritt an den Prozessanschluss angeschlossen, um die Effizienz des Arbeitsschrittes zu erfassen. Er überwacht kontinuierlich die Partikelgrößenverteilung und wertet automatisch Daten wie z. B. D-Values aus, die zur Bewertung der Prozesseffizienz herangezogen werden. Die Plug-and-Play-Einrichtung kann auch leicht an andere Messpunkte verlegt werden, um die Effizienz anderer Prozessschritte zu überwachen.
Die Vorteile mit OF2i® bei der Online-Überwachung von Formulierungen zur parenteralen Ernährung während des Produktionsprozesses:
Professor Tobias Madl von der Medizinischen Universität Graz, Österreich, erforscht die (Dys-)Regulation und Drug Targeting von biomolekularen Kondensaten. Störungen in diesen Kondensaten weisen auf altersbedingte Krankheiten wie Krebs, Alzheimer und Altersdemenz hin. Professor Madl war auf der Suche nach alternativen Methoden zur Untersuchung der Größenverteilung und der zeitlichen Entwicklung von Kondensaten und wandte sich an BRAVE Analytics. Ohne ein gründliches Verständnis der molekularen Prozesse, die an der Bildung von Kondensaten im Frühstadium beteiligt sind, ist es unmöglich, eine Strategie zur Verbesserung der bestehenden Modelle zu planen und herauszufinden, wie und wann Medikamente am effektivsten verabreicht werden.
Die Forschung in diesem Bereich profitiert in hohem Maße von der Beobachtung und Dokumentation der beteiligten Interaktionen und dynamischen Prozesse. Leider waren diese Einblicke mit der bestehenden Technologie nicht möglich.
Die Mikroskopie konnte beispielsweise die Bildungsprozesse in den frühen Stadien nicht auflösen und auch nicht mitverfolgen, wenn sich Kondensate zu bilden und Proteine mit RNA zu interagieren beginnen.
Die Herausforderung bestand darin, das Probenverhalten aus dieser „Black Box“ herauszuholen.
Professor Madl verwendete BRAVE B-Curious für zeitaufgelöste Größenbestimmung und erreichte eine dynamische Partikelcharakterisierung mit nur 100 µl Probenvolumen. Die Probenzusammensetzung: ein Puffer mit 6 µM Protein und verschiedenen Mengen (von 0,02 µM bis 0,2 µM) an RNA.
Die Messergebnisse veranschaulichte diese LLPS-Prozesse und ermöglichten den Vergleich der Partikelbildung in Gegenwart unterschiedlicher RNA-Konzentrationen.
Die Ergebnisse der Messungen werden demnächst veröffentlicht und sind Teil einer Doktorarbeit.
Vorteile von OF2i® bei der Untersuchung der Bildung biomolekularer Kondensaten:
BRAVE ANALYTICS
Unsere Produkte
Unser Fachwissen
Als Partner des NanoPAT Projekts hat BRAVE Analytics Mittel aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm HORIZON 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 862583 erhalten.
Als Partner des MOZART project (MOZART for safe & sustainable by-design metallic coatings & engineered surfaces (RIA)) haben wir Mittel aus dem Programm HORIZON 2020 der Europäischen Union erhalten.
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