Infraröd (IR) mikrospektroskopi vid Australian Synchrotron gav insikter i den molekylära orienteringen inuti mikrostrukturen av en viss form av paracetamol (form II), vilket bidrog till bättre vattenlöslighet och kompressibilitet än den mer stabila kommersiellt använda produkten.

Vattenlöslighet, termisk stabilitet medan den är medicinskt aktiv, blanda, beteende under kompression och mekanisk struktur är nyckelegenskaper hos läkemedel, såsom smärtstillande medel.

Utredarna noterade att molekylära orienteringar och domänstruktur är avgörande för att förbättra läkemedels effektivitet.

I en tidning publicerad i Tillämpad ytvetenskap , en grupp forskare ledda av professor Junko Morikawa och Dr. Reo Honda från Tokyo Institute of Technology, Swinburne University och Melbourne Center for Nanofabrication, i samarbete med IR-strållinjeforskarna Dr. Mark Tobin och Dr. Pimm Vongsvivut, använde optisk kartläggning för att avslöja orienteringen av molekyler i paracetamol.

På grund av begränsad information om in situ fasövergångar, resultaten av studien är relevanta för de industriella produktionsprocesserna av medicinska tabletter och pulver.

I arbete som liknade ett tillvägagångssätt som tidigare rapporterats av detta team i undersökningar av mikrofibrer av silke, gruppen använde absorbansdata för att få information om orienteringen, förekomst av oordning och korngränser inom det kristallina materialet.

Överlagrade optiska korspolariserade bilder och IR-vektorkartor över orienteringen av absorbansspektralband ger användbara detaljer.

"Om du tittar på bilden ovan, du kan se för var och en av absorbansvåglängderna som visas, två olika domäner kan ses där de svarta markörerna som finns över varje pixel är ganska korta i ett område som visar en svag orientering, och sedan där markörerna är mycket längre visar den höga graden av orientering, sa Tobin.

"Den talar om riktningen för den absorberande molekylära dipolen som inte nödvändigtvis är densamma som orienteringen av en linjär molekyl."

Med hjälp av fyra vinkelmetoden de utvecklade för IR-spektralkartering, polarisatorn roteras fyrtiofem grader för var och en av de fyra bilder som samlas in.

"Inställningen av strållinjen är lite mer än rutin, " sa Vongsvivut. "Vi var tvungna att se till att inriktningen av synkrotronstrålen, som är naturligt polariserad, var sådan att vi fortfarande fick bra genomströmning för alla fyra orienteringarna av polarisatorn."

Förutom IR-absorbans och retardans spektral kartläggning, teamet analyserade termiska egenskaper hos polymorfer av paracetamol med hjälp av differentiell skanningskalorimetri.

Utöver studien, IR-teamets huvudintresse var att visa användbarheten av tekniken för att visa grader av molekylär orientering, som kan appliceras på antibakteriella biomaterial, och den interna laserstruktureringen av transparenta glasögon och dialektik.

"Vi undersöker också tillämpningen av denna teknik på kompositmaterial, sa Tobin.