L'analisi delle più piccole quantità di campioni farmaceutici è di cruciale importanza per la ricerca e la sintesi di nuovi farmaci. Al momento rappresenta una sfida tecnica, ma un nuovo metodo di misurazione a infrarossi sviluppato da TU Wien in collaborazione con due gruppi di ricerca di Copenhagen potrebbe rimediare a questo.

I materiali per i prodotti farmaceutici sono un bene costoso, il che significa che è necessaria un'adeguata cautela quando si tratta di sintetizzare nuovi farmaci, Per esempio. È necessario uno strumento di misurazione preciso per testare o adattare la composizione desiderata. Un metodo di misurazione comune fino ad oggi è stata la spettroscopia a infrarossi. Però, il campione deve essere preparato prima di poter essere analizzato. Il materiale farmaceutico può, Per esempio, essere sciolto in una soluzione acquosa. Però, l'alto grado di assorbimento della luce mostrato dall'acqua rende difficile una misurazione accurata. Le alternative sarebbero liofilizzare il materiale, o per prepararlo in polvere, ma entrambe le opzioni richiedono ca. 1 mg del materiale che, a seconda di cosa deve essere utilizzato, è una quantità relativamente grande. Professor Silvan Schmid del TU Wien Institute of Sensor and Actuator Systems, insieme a due gruppi di ricerca dell'Università tecnica della Danimarca e dell'Università di Copenaghen, ha sviluppato un nuovo metodo di misurazione che fornisce già misurazioni precise dalle più piccole quantità di campioni.

Vibrazione delle molecole

"Un'elevata fonte di errori nel processo di misurazione può essere attribuita alla preparazione del campione, dove la manipolazione diretta del materiale della sonda favorisce la contaminazione, " spiega il professor Schmid. Nel metodo di misurazione sviluppato, il materiale campione viene aggiunto direttamente da una soluzione e successivamente convertito in aerosol. Il materiale della sonda viene quindi trasportato insieme all'aria nell'aerosol e soffiato direttamente nello strumento di misura, senza rischio di contaminazione durante la manipolazione. All'interno dello strumento, l'aerosol viene soffiato attraverso un filtro dell'aria vibrante, in nitruro di silicio, e viene catturato lì. "Il nostro metodo si basa su risonatori nanomeccanici. Questi possono essere paragonati a minuscoli tamburi perforati, che sono anche in grado di vibrare a specifiche frequenze di risonanza, " spiega il professor Schmid. Questi filtri vibranti sono circa 1, 000 volte più sottile di una ciocca di capelli e largo circa 500–1000 µm. Inoltre, i filtri sono dotati di elettrodi per misurare la vibrazione del tamburo del filtro. Un laser a infrarossi viene quindi allineato con il filtro. La luce del laser stimola la vibrazione molecolare nel materiale del campione adsorbito sul filtro, che riscalda il tamburo, creando così un detuning misurabile della vibrazione meccanica. Le vibrazioni molecolari del materiale della sonda possono essere ottenute sintonizzando la lunghezza d'onda della sorgente infrarossa e il monitoraggio simultaneo della frequenza del filtro. "Abbiamo misurato i picchi di vibrazione molecolare dei composti farmaceutici, come l'indometacina, che concordano con i loro spettri di assorbimento attesi. Per di più, il nostro metodo richiede meno di un milionesimo del materiale campione necessario per una spettroscopia a infrarossi standard, " spiega entusiasta il professor Schmid.

Prossimo passo:maggiore sensibilità e applicazione industriale

Silvan Schmid continua a compiere ulteriori passi verso un'applicabilità industriale realistica con la sua ricerca. Tra le altre cose, il suo gruppo sta attualmente lavorando all'ottimizzazione del filtro vibrante, per aumentare ulteriormente la sensibilità. Ciò consentirebbe un'ulteriore riduzione della quantità di materiale campione richiesto.