Isothermes Mikrokalorimeter

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527183415

Der isotherme Mikrokalorimetrie ist eine sehr vielfältig einsetzbare Messmethode zur Charakterisierung von Prozessen, die mit einem Wärmeumsatz verbunden sind. Sie kann in verschiedenen Ausführungsformen genutzt werden, sowohl rein statisch als z.B. auch über das kontrollierte Zuführen von Reaktanden. Das hier beantragte Gerät soll mit Hilfe eines modularen Aufbaus bei für die vorgesehenen Anwendungen relevanten Temperaturen sowohl statische isotherme Kalorimetrie als auch Titrationen (isotherme Titrationskalorimetrie) und Messungen im Zuge von Lösungs- bzw. Mischungsvorgängen ermöglichen (Lösungskalorimetrie). Beabsichtigt ist die Nutzung durch Arbeitsgruppen aus der Pharmazie, der Chemie und der Verfahrenstechnik der TU Braunschweig, die in deren Zentrum für Pharmaverfahrenstechnik interdisziplinäre Forschung betreiben. Entsprechend breitgefächert sind die vorgesehenen Einsatzgebiete des Geräts und damit die Anforderungen an den Messaufbau. Die Anwendungen bewegen sich vor allem im Bereich der Entwicklung von Strategien für die Formulierung von pharmazeutischen Wirkstoffen mit anspruchsvollen physikalisch-chemischen Eigenschaften. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Forschungsarbeiten ist die umfassende physikalisch-chemische Charakterisierung der Formulierungen sowie ihrer Interaktionen mit Wirkstoffen sowie biologischen Modellsystemen. Mit dem beantragten Gerät sollen unter anderem Untersuchungen zu Langzeitstabilitäten und dem physikalischen Zustand von Formulierungen, Interaktionen von Wirk- und Hilfsstoffen mit kolloidalen und nanostrukturierten Trägersystemen und ihren Komponenten sowie zu Wechselwirkungen kolloidaler Formulierungen mit physiologischen (Modell)Flüssigkeiten und Zellkulturmodellen durchgeführt werden. Durch statische isotherme Kalorimetrie sollen längerfristig ablaufende physikalische Prozesse (z.B. Kristallisation, polymorphe Umwandlungen, Phasenseparation), ggf. auch chemische Veränderungen verfolgt werden. Mit dieser Methode sind zudem Untersuchungen an Zellkulturen sowie zum Stoffwechsel isolierter Zellsysteme vorgesehen. Mittels isothermer Titrationskalorimetrie sollen Wechselwirkungen nanopartikulärer Systeme mit pharmazeutisch relevanten Bindungspartnern, aber auch in stärker technisch ausgerichteten Systemen sowie zwischen (Modell)Biomolekülen in Lösung untersucht werden. Um grundlegende Parameter für die Ermittlung von Arzneistofflöslichkeiten und den Festkörperzuständen in pharmazeutisch relevanten Hilfsstoffsystemen zu ermitteln, soll die Lösungskalorimetrie eingesetzt werden. Dieser Versuchsaufbau soll zudem die Untersuchung der Wechselwirkung von Arznei-stoffträgersystemen mit physiologischen Flüssigkeiten sowie der Interaktion von Hilfsstoff-Lösungen mit pharmazeutischen Feststoffen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Isothermes Mikrokalorimeter
• Gerätegruppe: 8660 Thermoanalysegeräte (DTA, DTG), Dilatometer
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiterin: Professorin Dr. Heike Bunjes