Analysen av de minsta mängderna läkemedelsprover är av avgörande betydelse för forskning och syntes av nya läkemedel. För närvarande representerar det en teknisk utmaning, men en ny infraröd mätmetod utvecklad av TU Wien i samarbete med två forskargrupper från Köpenhamn kan råda bot på detta.

Material för farmaceutiska produkter är en dyr vara, vilket innebär att lämplig försiktighet krävs när det gäller att syntetisera nya mediciner, till exempel. Ett exakt mätinstrument krävs för att testa eller anpassa den önskade sammansättningen. En vanlig mätmetod hittills har varit infraröd spektroskopi. Dock, provet måste först förberedas innan det kan analyseras. Det farmaceutiska materialet kan, till exempel, lösas i en vattenlösning. Dock, den höga graden av ljusabsorption som vatten uppvisar gör exakta mätningar svåra. Alternativ skulle vara att frystorka materialet, eller för att förbereda det i pulverform, men båda alternativen kräver ca. 1 mg av det material som, beroende på vad den ska användas till, är en relativt stor mängd. Professor Silvan Schmid från TU Wien Institute of Sensor and Actuator Systems, tillsammans med två forskargrupper från Danmarks Tekniske Universitet och Köpenhamns Universitet, har utvecklat en ny mätmetod som redan levererar exakta mätningar från de minsta provkvantiteterna.

Vibration av molekyler

"En stor källa till fel i mätprocessen kan tillskrivas provberedningen, där den direkta hanteringen av sondmaterialet uppmuntrar kontaminering, " förklarar professor Schmid. I den utvecklade mätmetoden, provmaterial tillsätts direkt från en lösning och omvandlas därefter till en aerosol. Sondmaterialet transporteras sedan tillsammans med luften i aerosolen och blåses direkt in i mätinstrumentet – utan risk för kontaminering genom hantering. Inuti instrumentet, aerosolen blåses genom ett vibrerande luftfilter, tillverkad av kiselnitrid, och fångas där. "Vår metod är baserad på nanomekaniska resonatorer. Dessa kan jämföras med små perforerade trummor, som också kan vibrera vid specifika resonansfrekvenser, " förklarar professor Schmid. Dessa vibrerande filter är runt 1, 000 gånger tunnare än ett hårstrå och runt 500–1000 µm brett. Dessutom, filtren har elektroder för att mäta vibrationen i filtertrumman. En infraröd laser riktas sedan mot filtret. Ljuset från lasern stimulerar molekylär vibration i provmaterialet som adsorberas på filtret, som värmer trumman, därigenom skapas en mätbar avstämning av den mekaniska vibrationen. De molekylära vibrationerna hos sondmaterialet kan erhållas genom att ställa in våglängden för den infraröda källan och samtidigt övervaka filterfrekvensen. "Vi har mätt de molekylära vibrationstopparna för farmaceutiska föreningar, såsom indometacin, som överensstämmer med deras förväntade absorptionsspektra. Vidare, vår metod kräver mindre än en miljondel av provmaterialet som behövs för en standard infraröd spektroskopi, " förklarar professor Schmid upprymt.

Nästa steg:ökad känslighet och industriell tillämpning

Silvan Schmid fortsätter att ta ytterligare steg mot realistisk industritillämpbarhet med sin forskning. Bland annat, hans grupp arbetar för närvarande med att optimera det vibrerande filtret, för att ytterligare öka känsligheten. Detta skulle möjliggöra en ytterligare minskning av mängden provmaterial som krävs.