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Übergang gasgetragener Nanopartikel in eine Flüssigkeit und deren anschließende Stabilisierung

Dipl.-Ing. Dagmar Koch

(Finanzielle Unterstützung: Deutsche Forschungsgemeinschaft,  DFG-We 2331/5-2)

Nanosuspension gewinnen für technische und pharmazeutische Anwendungen immer mehr an Bedeutung. Um die Bioverfügbarkeit organischer Nanopartikel zu verbessern, können pharmazeutische Stoffe über das Rapid Expansion of Supercritical Solutions (RESS)-Verfahren zerkleinert werden. Jedoch wird hierbei eine schnelle Agglomeration der gasgetragenen Nanopartikel beobachtet. Um diesen Effekt zu unterdrücken wird die superkritische Lösung (Partikelmaterial gelöst in superkritischem Fluid) in ein wässriges Medium entspannt, indem die in den aufsteigenden Gasblasen enthaltenen Nanopartikel die Gas-Flüssig-Phasengrenze passieren. Tensidmoleküle werden der flüssigen Medium hinzugegeben, um die Partikel in ihrer geringen Partikelgröße zu stabilisieren.  So weisen die Partikel nach dem Phasenübergang eine tensidbeladene Oberfläche auf, die größenstabilisierende Eigenschaften aufweisen kann.

Der Transport der gasgetragenen Nanopartikel in die Flüssigkeit besteht aus einem Diffusionsschritt an die flüssige Oberfläche, dem Benetzung der adsorbierten Nanopartikel und Übergang in die Flüssigkeit. Um die Schritte des Phasenübergangs genauer zu untersuchen, wird eine Blasensäule als Modell für das RESSAS-System verwendet. Als Modellpartikel werden stickstoff-getragene Kohlenstoffnanopartikel verwendet, die mithilfe eines Funkengenerator oder eines dielektrischen Barriereentladungsgenerators (dielectric barrier discharge (DBD)) erzeugt werden. Das Aerosol wird über eine Düse in die Blasensäule aufgegeben. Es wird erwartet, dass das Phasentransferverhalten der Partikel von den Eigenschaften der Gas-Flüssig-Grenzfläche abhängig ist, welches im Rahmen des Forschungsprojektes eingehend untersucht wird. Zwecks der Änderung der Grenzflächeneigenschaften werden verschiedene Schutzkolloide, die im Bereich Tenside und Polymere anzusiedeln sind, mit verschiedenen Konzentrationen verwendet.  Um die Trennleistung der Blasensäule beurteilen zu können, wird der Partikeleintrag in die Suspension mittels eines Extinktionsmessgerätes gemessen, während gleichzeitig die Konzentration und die Größenverteilung des aus der Blasensäule austretenden Aerosols mithilfe eines Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) bestimmt wird. Zusätzlich zu diesen Online-Messungen erfolgt die Ermittlung der Partikelgrößenverteilung in der Suspension, die durch dynamische Lichtstreuung anhand einer Photonenkorrelationsspektrosmetrie (Photon Correlation Spectrometry, PCS) ermittelt wird.

 

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