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Geschrieben von Dr. Amit Pratap Singh
Bewertet von Dr. Alidad Amirfazli
Geprüft: 28
This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Pharmaceutical Industry.
In diesem brandneuen Leitfaden erfährst du alles über:
Lassen Sie uns gleich eintauchen.
The pharmaceutical industry divides into major segments, including generic drugs, over-the-counter (OTC) medicines, bulk drugs, vaccines, contract research and manufacturing (CRO and CMO), biosimilars, and biologics. Characterizing pharmaceutical powders involves understanding surface properties, which play an important role in processes like liquid penetration into tablets and granules, the spreading of powders in liquids, phase separation, and the formation and stability of emulsions. Additionally, understanding processes such as adsorption, surface tension, and friction at phase interfaces is essential to achieving optimal conditions in pharmaceutics.
We use the important surface properties below to understand the behavior of Pharmaceutical products and improve their quality.
Young – Laplace-Methode
Polynomiale Methode
Dynamischer Kontaktwinkel
Wenn wir einen Tropfen auf eine feste Oberfläche geben, besteht im Idealfall ein einzigartiger Winkel zwischen der Flüssigkeit und der festen Oberfläche. Den Wert dieses idealen Kontaktwinkels (den sogenannten Young-Kontaktwinkel) können wir mit Hilfe der Young-Gleichung berechnen. In der Praxis ist der Kontaktwinkelwert auf einer Oberfläche aufgrund der Oberflächengeometrie, Rauheit, Heterogenität, Verschmutzung und Verformung nicht unbedingt eindeutig, sondern liegt innerhalb eines Bereichs. Wir nennen die oberen und unteren Grenzen dieses Bereichs den fortschreitenden Kontaktwinkel bzw. den zurückweichenden Kontaktwinkel. Auch die Werte des vor- und zurückgehenden Kontaktwinkels für einen festen Untergrund sind sehr empfindlich. Sie können von vielen Parametern beeinflusst werden, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Homogenität und kleinste Verschmutzung der Oberfläche und der Flüssigkeit. So können z.B. der vor- und zurückgehende Kontaktwinkel einer Fläche an verschiedenen Stellen unterschiedlich sein.
Praktische Oberflächen und Beschichtungen weisen von Natur aus eine Kontaktwinkelhysterese auf, die auf eine Reihe von Gleichgewichtswerten hinweist. Wenn wir statische Kontaktwinkel messen, erhalten wir einen einzigen Wert innerhalb dieses Bereichs. Sich ausschließlich auf statische Messungen zu verlassen, wirft Probleme auf, wie z. B. schlechte Wiederholgenauigkeit und unvollständige Oberflächenbewertung in Bezug auf Haftung, Sauberkeit, Rauheit und Homogenität.
In der Praxis müssen wir die Leichtigkeit der Flüssigkeitsverteilung (Vorschubwinkel) und die Entfernungsleichtigkeit (Rückzugswinkel) einer Oberfläche verstehen, z. B. beim Lackieren und Reinigen. Die Messung von Vorschub- und Rückzugswinkeln bietet eine ganzheitliche Sicht auf die Flüssig-Feststoff-Wechselwirkung, im Gegensatz zu statischen Messungen, die einen beliebigen Wert innerhalb des Bereichs liefern.
Diese Erkenntnisse sind entscheidend für reale Oberflächen mit Variationen, Rauheit und Dynamik und helfen Branchen wie Kosmetik, Materialwissenschaft und Biotechnologie bei der Gestaltung effektiver Oberflächen und der Optimierung von Prozessen.
Erfahren Sie, wie die Kontaktwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Kontaktwinkelmessung lesen Sie unsere Kontaktwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
Diese Eigenschaft misst die Kraft, die auf die Oberfläche einer Flüssigkeit wirkt, mit dem Ziel, ihre Oberfläche zu minimieren.
Dynamische Oberflächenspannung
Die dynamische Oberflächenspannung unterscheidet sich von der statischen Oberflächenspannung, die sich auf die Oberflächenenergie pro Flächeneinheit (oder die Kraft, die pro Längeneinheit entlang des Randes einer flüssigen Oberfläche wirkt) bezieht.
Die statische Oberflächenspannung charakterisiert den Gleichgewichtszustand der Grenzfläche von Flüssigkeiten, während die dynamische Oberflächenspannung die Kinetik von Änderungen an der Grenzfläche berücksichtigt. Diese Veränderungen können das Vorhandensein von Tensiden, Additiven oder Schwankungen in Temperatur, Druck und Zusammensetzung an der Grenzfläche beinhalten.
Die dynamische Oberflächenspannung ist essentiell für Prozesse, die schnelle Änderungen an der Flüssig-Gas- oder Flüssig-Flüssig-Grenzfläche beinhalten, wie z. B. Tröpfchen- und Blasenbildung oder Koaleszenz (Änderung der Oberfläche), Verhalten von Schäumen und Trocknung von Lacken (Änderung der Zusammensetzung, z. B. Verdampfung von Lösungsmittel). Wir messen es, indem wir die Form eines hängenden Tröpfchens im Laufe der Zeit analysieren.
Die dynamische Oberflächenspannung gilt für verschiedene Branchen, darunter Kosmetika, Beschichtungen, Pharmazeutika, Farben, Lebensmittel und Getränke sowie industrielle Prozesse, in denen das Verständnis und die Kontrolle des Verhaltens von Flüssigkeitsgrenzflächen für die Produktqualität und Prozesseffizienz unerlässlich ist.
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenspannung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenspannungsmessung: Der endgültige Leitfaden
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenenergie mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenenergiemessung: Der ultimative Leitfaden
Der Gleitwinkel misst den Winkel, in dem ein flüssiger Film über eine feste Oberfläche gleitet. Es wird häufig verwendet, um die Rutschhemmung einer Oberfläche zu beurteilen.
Erfahren Sie, wie die Gleitwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Gleitwinkelmessung lesen Sie unsere Gleitwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
Within the Pharmaceutical industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
Consider a scenario where a pharmaceutical company develops a new oral drug formulation. The drug’s success depends on its ability to dissolve quickly and be absorbed by the body. By measuring the wetting angle of the drug solution on various excipient surfaces, such as the tablet matrix and coating materials, the company can identify which materials promote optimal wetting and dissolution. A lower contact angle indicates better wetting and faster dissolution, leading to improved bioavailability and therapeutic efficacy.
In pharmaceutical manufacturing, ensuring the cleanliness of equipment surfaces is crucial to preventing contamination and maintaining product quality. By measuring the sliding angle of liquids used in manufacturing, the company can identify surfaces that are less likely to allow liquids to adhere. This helps design equipment surfaces that are easy to clean and resistant to liquid adhesion, reducing the risk of cross-contamination and ensuring the production of safe and consistent pharmaceutical products.
Consider a pharmaceutical company developing a transdermal patch for efficient drug delivery. The patch consists of a drug reservoir and an adhesive layer, both essential for optimal drug release and secure skin adhesion. However, the company discovered a discrepancy in the surface energies of these two materials. This insight prompted further investigation into potential causes, such as poor drug adhesion or inconsistent drug delivery. The company meticulously measured the surface energy of both the drug reservoir and the adhesive material, ensuring that these components have matching surface energies for proper bonding and consistent drug release.
Stellen Sie sich ein Pharmaunternehmen vor, das inhalierbare Medikamente gegen Atemwegserkrankungen entwickelt. Die Wirksamkeit dieser Medikamente hängt von der Produktion von Aerosoltröpfchen in einer präzisen Größe ab, um die Lunge effektiv zu erreichen. Durch die Messung der Oberflächenspannung der im Aerosol verwendeten flüssigen Formulierung kann das Unternehmen die Sprüheigenschaften optimieren, um die gewünschte Tröpfchengröße und Gleichmäßigkeit zu erreichen. Dieser Prozess stellt sicher, dass das Medikament direkt an die Zielstelle in der Lunge abgegeben wird, wodurch seine therapeutische Wirkung maximiert wird.
Wenn Sie an der Implementierung dieser oder anderer Anwendungen interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte.
In an industry where precision reigns supreme, where do Pharmaceutical manufacturers turn to ensure their products can survive scrutiny? The answer lies in standards and guidelines: the compass that guides cosmetics manufacturers through the complex maze of quality and performance.
Diese Norm enthält Richtlinien für Oberflächenbehandlungen, die anwendbar, wenn die Fähigkeit von Polymerfolien, Druckfarben, Beschichtungen, Klebstoffe usw. werden erforscht. Der Kontaktwinkel von Wasser kann als Richtfaktor zur Definition der Wirksamkeit von Oberflächenoberflächen Behandlungen auf Polymerfolien. Der Wasserkontaktwinkel wird gemessen indem ein Bild eines Flüssigkeitstropfens aufgenommen wird, der auf einen Feststoff gelegt wird, und dann analysing it. As per the standard, a guiding contact angle range to Definieren Sie den Grad der Oberflächenbehandlungen wie folgt:
|
Marginale oder keine Behandlung |
>90° |
|
Geringe Behandlung |
85 bis 90° |
|
Mittlere Behandlung |
78 bis 84° |
|
Hohe Behandlung |
71 bis 77° |
|
Sehr hohe Behandlung |
<71° |
This standard provides a test method for measuring the wetting tension of polyethylene and polypropylene films. In this standard surface energy is defined and formulized.
Diese Norm enthält auch die Einzelheiten für die Messung von Der Kontaktwinkel von Wassertröpfchen auf koronabehandelter Polymerfolie surfaces and in this way determines the wetting tension of the film. Gemäß dieser Norm kann die Oberflächenenergie als Energie definiert werden, die steht im Zusammenhang mit den intermolekularen Kräften an der Grenzfläche zwischen zwei Oberflächen und wird als freie Energie pro Flächeneinheit gemessen. Auch Der statische Kontaktwinkel ist definiert als ein Winkel zwischen einem ebenen Volumenkörper Fläche und die Tangente, die in der vertikalen Ebene an der Grenzfläche gezeichnet wird zwischen der ebenen festen Oberfläche und der Oberfläche eines Flüssigkeitstropfens auf der Oberfläche ruhend.
Wir hoffen, dass dieser Leitfaden Ihnen gezeigt hat, wie Sie die Oberflächenwissenschaft in der Kosmetikindustrie anwenden können.
Nun möchten wir das Wort an Sie übergeben:
Droplet Lab wurde 2016 von Dr. Alidad Amirfazli, Fakultätsmitglied an der York University, und zwei seiner Forscher, Dr. Huanchen Chen und Dr. Jesus L. Muros-Cobos, gegründet.
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