Die Biotechnologie umfasst eine breite Palette von Disziplinen, von der Verwendung von Mikroorganismen in der Nahrungsmittelproduktion bis hin zur Entwicklung künstlicher Organe. Einer der frühesten Anwendungsbereiche der Biotechnologie war der Weinherstellungsprozess. Im Allgemeinen kann Biotechnologie als biologisch basierte Technologie definiert werden. Mit zellulären und biomolekularen Prozessen werden Technologien und Produkte entwickelt, die unsere Lebensqualität und die Umwelt des Planeten verbessern.

[Oberflächenbehandlung & Beschichtungen / Biomaterialien und Medizinprodukte]

Mit der Entwicklung der medizinischen Forschung ist es üblich geworden, fehlende biologische Strukturen durch Implantate zu ersetzen oder zu unterstützen.

Die Oberflächen von Biomaterialien werden häufig so konzipiert und angepasst, dass sie ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften regulieren und die Funktion von Biomaterialien in jeder Anwendung verbessern. Abhängig von der gewünschten Verwendung und Funktion können sie aus einer Vielzahl verschiedener Materialien hergestellt werden, darunter Titan, verschiedene Kunststoffe, Silikon oder Phosphat.

Gemeinsam mit allen Materialien ist, dass sie biologisch kompatibel sein müssen, was in der Regel durch eine andere Oberflächenbehandlung oder durch das Hinzufügen einer Beschichtung erreicht wird. Wir bieten Ihnen eine Vielzahl von Instrumenten zur Gestaltung, Herstellung, Charakterisierung und Bewertung der Oberflächeneigenschaften und Leistungen von Biomaterialien.

Konstruktion und Herstellung von biokompatiblen Beschichtungen

Medizinische Geräte werden in der Regel aus verschiedenen Metallen hergestellt, die direkt im Körper platziert werden. In den letzten Jahren wurden häufig verschiedene Beschichtungen verwendet, um die Biokompatibilität medizinischer Geräte zu verbessern. Neben der grundlegenden Biokompatibilität können in diesen Biomaterialienbeschichtungen auch andere gewünschte Eigenschaften wie Reaktionsfähigkeit auf verschiedene Reize, Drogenübertragungsfähigkeit und antibakterielle Eigenschaften angepasst werden.

Polymere sind eine Klasse von Oberflächenbeschichtungen, die sowohl für biomedizinische als auch für biologische Anwendungen sehr attraktiv sind. Polymere zeigen nicht nur eine gute Biokompatibilität, sie ermöglichen auch die Übertragung von Medikamenten. Polymere können leicht Oberflächenmodifikationen durchführen und können sich im Laufe der Zeit abbauen, wenn sie nicht mehr benötigt werden. Im Bereich der verfügbaren Polymere bietet Polyelektrolyt-Mehrschichtfilm vieleMöglichkeiten zur Herstellung von Oberflächenbeschichtungen mit gewünschten Eigenschaften, die daher in Biomaterialien in großem Umfang eingesetzt werden. Diese Beschichtungen können auch modifiziert werden, um Medikamente oder aktive Peptide freizugeben. Auch Polymerbürsten, die auf Änderungen von Temperatur, pH und Ionenstärke reagieren, sind beliebt.

Polyelektrolyte-Mehrschichtmembranen werden durch Schichtmontage von Poly- und Anionionen erzeugt. Die Schichtmontagetechnik mit einer Immersionsmaschine hat sich nicht nur als eine ausgezeichnete Methode für die Ablagerung von Polyelektrolyten erwiesen, sondern ermöglicht auch die Ablagerung von anorganischen Partikeln oder aktiven Biomolekülen auf der Oberfläche eines Biomaterials mit dem Vorteil, komplexe Oberflächen zu beschichten.

Die Fixierung von Hydroxyphosphat- und TiO-2-Nanopartikeln auf Polymethylacrylat-Methyl-PMMA durch Schichtversammlung ermöglichte eine einfache und schnelle Methode der nicht-thermischen Beschichtung (ACS Appl.Mater.and Interfaces 2016, 8, 35565-35577). In einer anderen Studie wurden poröse Zellulose-Nanokristalle mit einer Dicke von 25-70 nm und Poly-(Vinylol)-CNC/PVA-Nanokomposite-Membrane mit Schichtmontage auf einem Glasboden abgelegt (ACS Appl. Mater. and Interfaces 2014,6, 12674-12683).

Die QCM-D-Technologie wird häufig zur Überwachung und Charakterisierung des Aufbaus und der Reaktion von Polymerbürsten und Polyelektrolyten-Mehrschichtmembranen verwendet. Der Aufbau eines Polyelektrolytmehrschichtenmembrans kann in Echtzeit anhand von Adsorptionsgeschwindigkeit, Membransticke und Steifigkeit charakterisiert werden, oder nachfolgende Wechselwirkungen auf der Membran, einschließlich Vernetzung, Aufblasen, Kalzium, Drogentransfer und Zellhaftung, können charakterisiert werden.

Charakterisierung und Bewertung der Biokompatibilität

Da Biomaterialien mit der biologischen Umgebung kombiniert werden, um Organe oder andere körperliche Funktionen zu ersetzen oder zu verbessern, hängt die Leistung und die Biokompatibilität von Biomaterialien oder medizinischen Geräten stark von der Wechselwirkung zwischen der Oberfläche des Biomaterials und seiner physiologischen Umgebung ab.

Die Biokompatibilität von Biomaterialien kann durch Kontaktwinkelmessungen untersucht werden, um die Haftung von Zellen an Biomaterialien zu charakterisieren. Kleine Wasserkontaktwinkel und hohe Oberflächenfreiheit zeigen, dass das Material eine gute Haftung besitzt. Die Oberflächenrauheit beeinflusst auch die Wechselwirkung zwischen Biomaterial und Zelle.

Biokompatibilität und Feuchtigkeit spielen auch eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Kontaktlinsen, bei denen komfortable Linsen eine gute Feuchtigkeit erfordern.

QSense QCM-D kann die Biokompatibilität anhand der Eigenschaften der Wechselwirkung zwischen der Oberfläche und der physiologischen Umgebung bewerten und Fragen bezüglich der Proteinabsorption beantworten, wie stark die Zellen an verschiedene Materialien haften, wie die Oberfläche eine Immunantwort induziert und wie die Oberfläche eines Materials modifiziert wird, um seine Funktion zu optimieren. Es ist daher ein effektives Werkzeug zur Erkundung, Charakterisierung und Optimierung der Eigenschaften von Biomaterialien.

Biokompatibilität von porösen Titanoberflächen

Bei der Messung des Kontaktwinkels auf rauen Biomaterialienoberflächen sollte die Oberflächenrauheit berücksichtigt werden. Titan ist ein häufig verwendetes Metall für Knochenimplantate. Ein gewisses Maß an Porosität ist für die Knochenintegration vorteilhaft, daher ist die Messung der Oberflächenrauheit eine regelmäßige Aufgabe bei der Entwicklung von Biomaterialien. Die Messung der Rauheitskorrektur kann den Einfluss der Rauheit auf den Kontaktwinkelwert trennen.

Applied Digest – Auswirkungen von Form und Feuchtigkeit auf die Biokompatibilität

[Oberflächenrauheit und Feuchtigkeit herunterladen]

Feuchtigkeitseigenschaften der Kontaktlinsen

Die Feuchtigkeit einer Kontaktlinse ist ein Maß für die Fähigkeit der Linse, kontinuierliche und brechfeste Tränenfilme auf ihrer Oberfläche zu unterstützen. Linsen mit begrenzter Feuchtigkeit sind unbequem und die visuelle Leistung verringert. Verwenden Sie verschiedene Beschichtungsarten zur Verbesserung der Linsenqualität.

Beurteilung der Befeuchtungseigenschaften der Kontaktlinsen durch die Messung statischer und dynamischer Kontaktwinkel. Die Messung erfolgt in der Regel mit der Blasenerfassungsmethode, da sie den Zustand des Auges nachahmt und die Linse auf der Oberfläche hältHydrationszustand. Das rückwärts liegende Horn simuliert die Situation, wenn sich das Augenlid öffnet und die Tränenmaschine an der Linse beginnt zu brechen. Auf der anderen Seite simuliert der Vorwärtswinkel die Situation, wenn das Augenlid geschlossen ist und die Tränenmaschine auf dem Objektiv sich wiederherstellt.

Download App-Abstract: "Blasenerfassung zur Forschung von Kontaktlinsen"

Charakterisierung der Proteinadsorption in Echtzeit

Wenn ein biologisches Material oder ein medizinisches Gerät im Körper platziert wird, fängt das Protein fast sofort an die Oberfläche an. In einigen Fällen, wie z. B. bei plastischen Implantaten, ist diese Adsorption von Vorteil, da Proteine die Bindung der Zellen fördern können, um die Implantate organisch zu binden. In anderen Fällen, wie z. B. Stents, ist die Proteinadsorption in der Regel ungünstig, da die Adsorption bestimmter Proteine, insbesondere Fibroproteine, eine Thrombozytenbindung und eine anschließende Blutgerinnung oder Immunreaktion verursachen kann. Die Konfiguration eines Proteins kann auch die Aktivität einer Oberfläche und die möglichen begleitenden biologischen Reaktionen bestimmen. Je nach Anwendung können die Materialoberflächen modifiziert werden, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Die QCM-D-Technologie ermöglicht die Analyse der Absorption von Proteinen auf verschiedenen Oberflächen in Echtzeit. Insbesondere kann die Menge des gebundenen Proteins sowie die Adsorptionsrate analysiert werden. Konfigurationsinformationen können auch aus der Dispersionsreaktion abgeleitet werden, insbesondere wenn das Protein eine gestreckte Form hat. Dies hilft beim Screening neuer Materialien und Oberflächenmodifikationen für medizinische Geräte sowie beim Verständnis der Adsorptionsmechanismen von Proteinen.

Echtzeit-Charakterisierung der Zellhaftung und Ausbreitung

Die Haftung von Zellen an die Oberfläche von Biomaterialien kann ein wichtiger Faktor sein, der ihre Biokompatibilität und Integration reguliert. Zum Beispiel kann die Haftung von Knotenzellen und Fibrozellen die Gewebereparation und die Wundheilung fördern. Die Zellhaftung ist abhängig von Oberflächeneigenschaften wie Oberflächenenergie, Rauheit und Absorption von Proteinen an der Oberfläche.

Die QCM-D-Technologie bietet eineSpezielleMöglichkeiten, Zellen zu überwachen, sei es während der ersten Zellhabung oder während der Zellaldehnung und der Echtzeit-Morphologie. Das QSense-Fenstermodul ermöglicht die gleichzeitige Durchführung von QCM-D- und optischen Mikroskopstudien und verbindet die morphologischen Veränderungen der Zellen mit den viskoelastischen Eigenschaften.

Charakterisierung der Biomineralisierung

Die Integration oder Fixierung von Biomaterialien in Knochenstrukturen ist ein entscheidender Schritt für eine erfolgreiche Implantation. Einer der Hauptgründe für das Scheitern der Implantate ist die schlechte Fixierung des Biomaterials an den Knochen. Zur Verbesserung der Fixierung des Implantats wird eine Biokeramikbeschichtung mit Calciumphosphat (CaP) als biologisch aktive Schnittstelle zwischen dem Implantat und dem umliegenden Gewebe verwendet. Diese Beschichtungen können auf Polyelektrolyt-Mehrschichtfolien hergestellt werden, die nach der Modifizierung der Oberfläche die Kristallinität und das kontrollierte Wachstum von CaP induzieren. Diese Methode hat den Vorteil, dass sie auf komplexe Formen und poröse Materialien angewendet werden kann.

QCM-D kann verwendet werden, um die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Biomineralisierung in Echtzeit zu überwachen, um die Mechanismen der Biomineralisierung zu verstehen und die Funktion der Polyelektrolyt-Mehrschichtmembrane anzupassen.

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[Oberflächenbehandlung & Beschichtung / Pharma]

Bei der Forschung und Entwicklung von Arzneimitteln gibt es eine große Anzahl von Oberflächen, deren Verhalten und Leistung berücksichtigt und angepasst werden müssen, um eine gute Leistung in der Interaktion mit der Umgebung zu erzielen.

Diese typische Oberfläche ist eine Beschichtung eines Produktes wie eine Medikamenttablette, deren Eigenschaften die Lieferung und Freisetzung von Medikamentverbindungen erheblich beeinflussen. Andere sehr wichtige Oberflächen sind diejenigen, die das Medikament während der Formulierung, Lagerung und Verabreichung berührt, und Situationen, in denen jede Oberflächenwechselwirkung die Stabilität des Medikaments beeinflussen kann.

Medikamentenentwicklung

QSenseDie Qualitätsempfindlichkeit auf der Nano-Ebene bietet ein unbegrenztes Potenzial für die Entdeckung und Entwicklung von Medikamenten. durchQSenseDie durchgeführten Forschungsaktivitäten umfassen:

Präzise Echtzeit-Überwachung der Interaktionen kleiner Moleküle mit Proteinen, Zellmembranen und RNA unter verschiedenen experimentellen Bedingungen. [1]

Protein-Protein-Wechselwirkungen[2]

Veränderungen in der Struktur der RNA, wenn kleine Moleküle mit der RNA interagieren [3]

Drogenlieferung

QSenseEs hat sich als kostengünstige und zeiteffiziente Technik erwiesen, die sich insbesondere für die Charakterisierung von Lipid Nanopartikeln (LNP) und deren Arzneimittelliefereigenschaften eignet. Viele Belege der LiteraturQSenseKann verwendet werden:

Analyse der Bindungsaffinität von Serumproteinen und Lipid-Nanopartikeln (LNP) [4]

Bindung und Freisetzung von Biomolekülen wie siRNA und mRNA auf LNP [5]

LNP an das Zielorgan liefern [6]

Screening der bindenden Affinität von Serumproteinen zu LNPs in einer zellfreien Umgebung [7]

Analyse der Oberflächenmodifikation von LNPs[8]

Wechselwirkungen zwischen Lipiden und biologisch aktiven Molekülen (einschließlich Medikamente, DNA und siRNA) [9]

Auswirkungen der ApoE-Bindung auf die Verteilung der Lipidkomponenten und die gesamte LNP-Struktur [24]

Nanoporarrays zur Speicherung funktionalisierter LNP[25]

LNP-Formel zur Verbesserung der Effizienz der Nukleensäureleitung von LNPs [26]

Verwenden Sie cDNA zur Fixierung von Mikroblasen an die unterstützte Lipid-Doppelschicht [27]

Interaktionen von Embedded-Copolymeren von stabilisierenden Würfeln mit bioanalogen Lipidmembranen [28]

Proteinstabilitätsanalyse bei der Entwicklung und Optimierung von Formulierungen, bei der biopharmazeutischen Herstellung, Lagerung und Dosierung

利用QSense dispersive Quarzkristall MikrowaageAnalyse zur Bewertung der Stabilität und Materialkompatibilität von biopharmazeutischen Rezepturen

Während des dynamischen Lebenszyklus der Biopharmazeutik sind Stabilität und Materialkompatibilität von entscheidender Bedeutung, von der ersten Forschungs- und Entwicklungsidee bis zur Verwendung durch Patienten. Komplexe Wechselwirkungen von Biomedikamenten mit verschiedenen Oberflächen während der Herstellung, Lagerung und Dosierung können Herausforderungen wie unerwartete Adsorption, reduzierte Konzentrationen oder die Bildung von Proteinpartikeln verursachen.

Aktives Screening zur Risikominderung

Die frühzeitige Erkenntnis potenzieller Probleme ist entscheidend, um Störungen im Zeitplan und finanzielle Verluste zu vermeiden. Im Entwicklungsprozess kann das aktive Screening der durch die Oberfläche induzierten Instabilitäten dazu beitragen, das Risiko eines späteren Ausfalls zu verringern.QSense® QCM-D bietet eine umfassende Analyse der biopharmazeutischen Wechselwirkungen und bietet detaillierte Einblicke in molekulare Adsorption, Entbindung und strukturelle Veränderungen auf Nanoskala, um Inkompatibilitäten schnell zu erkennen.

QSense QCM-D ist eine Schlüsselkompetenz für eine erfolgreiche frühzeitige Bewertung in der Biopharmazeutik

Analyse der biopharmazeutischen Wechselwirkungen mit verwandten Oberflächenmaterialien
Schnelle Bewertung der Auswirkungen von Materialien, die in allen Phasen der Herstellung, Lagerung und Dosierung in der frühen Entwicklung von Biopharmazeutika verwendet werden, auf die gesamte Rezeptur.

Risikominimierung durch proaktive Erkennung von Inkompatibilitäten
Schnelle Messung der Absorptionsmenge der Kandidatenformel auf der betreffenden Oberfläche und Identifizierung von Methoden zur Verringerung der Inkompatibilität.

Überwachung der Adsorption von Antikörpern und Zusatzstoffen in Echtzeit
Verstehen Sie den Wirkungsmechanismus von Oberflächenaktiven und ihr Potenzial als Stabilisator.

QSense führt Rezepturentwicklungsbewertung durch

Bestimmung des Niveaus der Antikörper-Adsorption auf verschiedenen Oberflächenmaterialien

Erfahren Sie mehr über die molekulare Anordnung der Materialoberfläche

Welche Oberflächen können zu Inkompatibilitätsproblemen führen?

Beurteilung der Wirkung der Zusatzstoffe auf die Adsorption von Antikörpern

Erfahren Sie, wie sich Veränderungen in Konzentration, pH-Wert, Temperatur, Oberflächenmaterial oder Oberflächenaktivitätsart auf den Adsorptionsgrad auswirken.

Lesen Sie die Fälle

HerunterladenWeiße HautErfahren Sie mehr darüber, wie Sie die QSense-Mikrowaage mit dispersiven Quartzkristallen verwenden, um das Risiko von Inkompatibilitäten bei der späten Erkennung zu verringern.

Weiße Haut herunterladenBeurteilung der Stabilität und Materialkompatibilität von biopharmazeutischen Präparaten mit der QSense-Analyse der dispersiven QuartzkristallmikrowaageBuch

Typische Fälle sind:

Wechselwirkungen von Medikamenten mit Oberflächen wie Polymeren, Glas, Metallen und Metalloxiden, Siliziumölen [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]

Wirkung der Zusatzstoffe bei der Verringerung der Drogen-Protein-Adsorption an der Oberfläche [17]

Auswirkungen der Rezepturbedingungen (Konzentration, pH, Temperatur usw.); [18]

Auswirkungen von Schnittstellen und Schnittstellen-Spannungen auf die Entwicklung von Bioprodukten [19]

* Hinweis: Bis zu 200 Chips können auf Anforderungen des Benutzers angepasst werden

Wechselwirkung von biologischen Materialien mit menschlichem Gewebe

Die Biokompatibilität von Implantaten und Biomaterialien im menschlichen Körper ist der Schlüssel zu ihrer erfolgreichen Funktion.QSenseIn vitro-Analyse der Wechselwirkung von Implantatoberflächen oder biologischen Materialien mit menschlichem Blut und Gewebe auf molekularer Ebene.

Interaktionen verschiedener Augenpflegeformulierungen mit der Oberfläche von Gleimproteinen / Zellmembranen [20].

Biosensorentwicklung

QSenseEs wird auch weit verbreitet in der Entwicklung von Arten von Sensoren wie Protein Biosensoren und sofortige Erkennungssensoren verwendet.

Biosensoren für Proteine [21], [22]

Point-of-Care-Sensoren[23]

QSense QCM-DEs handelt sich um eine oberflächensensitive Technologie, die molekulare und oberflächenspezifische Wechselwirkungen im Nanoskala erkennt. Es kann verwendet werden, um Phänomene wie Adsorption, Deadsorption und strukturelle Veränderungen der Oberflächenabhaftung zu analysieren.

QSenseBasierend auf QCM-D Technologie

Die dispersive Quarzkristallmikrowaage (QCM-D) ist eine Echtzeit-Technologie, die für die Analyse von Oberflächenwechselwirkungen, Folienbildung und Folieneigenschaften verwendet werden kann.

Entdecken Sie QCM-D

QSense Omni dispersive Quarzkristallmikrowaage

QSense OmniEs ist durchQCM-DDer Pionier der Technologie Schweden Parolin Technology Co., Ltd. fördert die Forschung und Entwicklung der neuesten Generation von auflösenden Quarzkristallen Mikrowaagen, istQCM-DNeue TechnologienDer Integrator.OmniEine höhere Empfindlichkeit als jedes andere QCM auf dem Markt ermöglicht es, kleinere Moleküle und schnellere Prozesse zu quantifizieren und zu überwachen, was ein ideales Werkzeug für die Untersuchung biologischer Prozesse ist. QSense bietet über 200 verschiedene Chip-Oberflächenmaterialien und -Beschichtungen zur Auswahl und ermöglicht die Simulation realer biologischer Umgebungen und Prozesse zur Charakterisierung von Proteinadsorptionsraten, Filmbildung, Adsorptionsschichtensteifigkeit, Kalzium, Zellhaftung und vieles mehr.

QSense OmniDispersive Quarzkristall Mikrowaage

Fähigkeit, kleine Veränderungen der Oberfläche des Chips bis zu 24 ng/cm2 zu erkennen

Schneller Flüssigkeitsaustausch (5-mal höher als die Vorgängergeneration) für eine schnellere und klarere Probenvergabe

Vollständige Automatisierungsfunktionalität zur Minimierung der Benutzerabhängigkeit

Durch einen vereinfachten Arbeitsablauf und eine neue intuitive Softwareoberfläche ist die Verwendung von QCM-D für eine breitere Bandbreite einfacher.

Vorteile von QSense

Intuitives, automatisiertes Testgerät

Einfach im Labor zu implementieren

Echtzeitdaten über Protein-Interaktionen

Vollständiges Verständnis von Interaktionsprozessen und Mechanismen

Kleine Probenvolumen bis zu 90 μl

Erhalten Sie wertvolle Ergebnisse aus einer kleinen Anzahl von Proben

Ergebnisse innerhalb weniger Stunden

Schnelle Anzeige des Endergebnisses

Vorprogrammierbare Standardskripte

Einfache Einrichtung und Wiedergabe der Messungen

Viele Chips zur Auswahl

QSense-Chip für Biopharmazeutik

Der QSense-ChipSie können die Wechselwirkungen verschiedener Oberflächenmaterialien messen, die zur Herstellung, Lagerung und Verabreichung von Antikörpern und anderen biologischen Medikamenten verwendet werden – von Metallen, Glasmaterialien bis hin zu Polymeren wie Edelstahl, Borosilikatglas und Biopolymeren.

Der QSense PDMS-Chip

PDMSSchmierspritzen und ähnliche Laborgeräte.gutBei diesen Geräten ist es entscheidend, die Integrität von Flüssigkeiten und biologischen Proben zu erhalten. Darüber hinaus schützen ihre Wärme- und Elektroisolierungseigenschaften empfindliche Proben und Komponenten.

Entdecken Sie den Chip, der Ihren Bedürfnissen entspricht

Der Chip ist der Kern des QCM-D-Experiments.Kategorien auf dem Markt durchsuchenVollständigDer Chip, um herauszufinden, welches Chip-Material und BeschichtunggeeignetIhre Forschungsbedürfnisse.

Feuchtigkeitsmerkmale für die Herstellung von Kleidungsstücken

Die Beschichtung auf der Tablette hat verschiedene Anwendungen. Beschichtungen werden verwendet, um Geschmack oder Geruch zu verbergen, Medikamente vor der Erosion der sauren Magenumgebung zu schützen oder die Magenendomembrane vor aggressiven Medikamenten zu schützen. Beschichtungen können auch entworfen werden, um die Freisetzungseigenschaften des Arzneimittels zu kontrollieren. Aus irgendeinem Grund wird eine Beschichtung auf den Kern der Tablette aufgebracht, und eine der Erfolgsvorsatzen ist eine gute Haftung der Beschichtung an die Tablette.

Um eine gute Haftbarkeit zu gewährleisten, sollte das BeschichtungsmittelAusbreiten Sie sich auf die Tablettenoberfläche. Wenn etwas in die Poren der Tablette eindringt, wird die Haftung verstärkt. Die Ausbreitung des Beschichtungsmittels auf der Tablettenoberfläche kann durch Messung des Kontaktwinkels und der Oberflächenergie beurteilt werden. Da die Oberflächenporosität auch eine Rolle spielt, kombiniertOberflächenrauheitMessung und Bestimmung der RauheitskorrekturKontaktwinkelMehr Verständnis zu diesem Thema geben kann.

In einigen Fällen ist es nicht möglich, das Medikament in Tablettenform zu komprimieren, da sich die Feuchtigkeitseigenschaften ändern. Die Washburn-Methode wird daher häufig verwendet, um medikamentöse Verbindungen zu bestimmen.KontaktwinkelDie Washburn-Methode wird auch verwendet, um die Feuchtigkeit in Prozessen wie trockenen Polymerbeschichtungen zu untersuchen, bei denen Polymerpulver mit verschiedenen ZusatzstoffenKontaktwinkelInteressant.

Kontaktwinkelmessung von Arzneimittelverbindungen

Die pharmazeutische Industrie verwendet in der Regel verschiedene Pulver als pharmazeutische Verbindungen, daher ist es wichtig, das Befeuchtungsverhalten des Pulvers zu verstehen.

Die Feuchtigkeit des Pulvers kann verwendet werdenDie Sigma 700/701Die Messung erfolgt mit der Washburn-Methode. Bei der Washburn-Methode wird der Kontaktwinkel auf der Grundlage der Gewichtszunahme mit der Zeit beim Kontakt des Pulvers mit der Flüssigkeit berechnet.

Referenzen

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[Biologische Schnittstelle / Biofilm]

Erkunden Sie eine Welt auf der Grundlage von Lipidstrukturen?

Biofilms und Liposomen, die auf Lipidstrukturen basieren, werden in vielen Forschungsbereichen weit verbreitet. Beispielsweise werden diese Strukturen in der Konstruktion und Entwicklung neuer Biosensorsysteme, Beschichtungen von Biomaterialien und Medikamententransportsystemen als inerte Oberflächen, biokompatible Oberflächen, Zellmembraneimitationen oder Transportträger eingesetzt.

Bei der Biofilmforschung können zwei Methoden eingesetzt werden. Eine schwimmende Biofilm-Modellstruktur kann an der Luft-Wasser-Schnittstelle gebildet werden, so dass Sie die Eigenschaften und Bedingungen der zellulären Umgebung simulieren können.

Eine andere Methode besteht darin, eine gestützte Biofilm- oder Lipidbasis-Struktur auf einer festen Basis zu bilden. Die gestützte Lipid-Doppelschicht ist eine Lipidschicht, die sich auf der Oberfläche absetzt und aus vorgegebenen Lipid-Verhältnissen besteht, die als verschiedene Moleküle oder eingebettete Membranproteine gekennzeichnet werden können. Diese Filme helfen, biologische Prozesse zu verstehen und dienen als Schlüsselfaktoren bei der Vorbereitung von biologischen Materialien. Sie können auch an komplexeren Strukturen wie dem Design von Biosensoren beteiligt sein und mit einer Vielzahl von biologischen oder synthetischen Molekülen wie Liganden, DNA、 Wechselwirkungen von Nanopartikeln, Polymeren oder anderen Lipidstrukturen.

Bei der Konstruktion und Entwicklung von Nanomagiken können lipidbasierte Nanostrukturen als Blutgefäße und gezielte Träger für den Transport von Medikamenten dienen. Die Einbettung eines interessierten Arzneimittels in eine Bläschen- oder Kapselstruktur, die sich für bestimmte Umweltbedingungen eignet, verstärkt den Arzneimittelschutz bei Stabilisierung und Verringerung der Toxizität, Verlängerung der Zykluszeit, Kontrolle der Freisetzungsrate und Verbesserung des Gewebeziels.

Schwimmendes Biofilmmodell

Die meisten biochemischen Reaktionen finden in der Phospholipid-Doppelschichtmembran um die Zellmembran oder innerhalb der Zelle statt. Die Zellmembrane beeinflussen die Faltung von Proteinen und erzeugen eine spezifische Mikroumgebung, in der eine Reaktion stattfindet. Um reale biologische Systeme zu verstehen und zu simulieren, müssen diese Wechselwirkungen in einer Umgebung untersucht werden, die natürliche Bedingungen simuliert. Langmueller monomolekulare Membrane von Membran Phospholipid hat sich als ein gutes Biofilm Modellsystem erwiesen.

Langmueller monoschichtliche Phospholipidmembranen ähneln semibiologischen Membranen und können als Modellzellmembranen verwendet werden und haben sich in der Literatur als ausgezeichnete Modelle für biologische Systeme erwiesen. In der freischwebenden Einzelmolekularschicht nähern sich die Diffusion und Dynamik der Moleküle ihrer Rolle im realen System. In der Natur finden die meisten biochemischen Reaktionen an der Biofilm-Schnittstelle statt, und die freischwebende Modellmembran erlaubt die natürliche Verbreitung und Migration von Molekülen. Zur Untersuchung von Zellbiomembranen können Langmuir-Membrananalysatoren mit einer Vielzahl von Sensoren und Instrumenten neben der Langmuir-Membranwage kombiniert werden. Andere Forschungstechniken umfassen PM-IRRAS, BAM, SPOT, Fluoreszenzmikroskope und herkömmliche Mikroskope, die es ermöglichen, molekulare Wechselwirkungen, molekulare Positionierung, Ansammlung und Mikrozonenbildung in einer einzigen molekularen Schicht zu untersuchen.

Simuliert das Verhalten von Lungenoberflächenaktiven Substanzen

Lungenoberflächenaktive Substanzen bedecken die Lungenblasen und spielen eine entscheidende Rolle bei der Erleichterung der Atmung. Während der Inhalation reduziert der Oberflächenaktiv die Oberflächenspannung des Gewebes um das 15-fache und erleichtert das Ausblühen der Lungenblasen. Bei der Ausatmung reduziert sich die Oberflächenfläche der Lungenblasen, wodurch sich der Oberflächenaktiv stärker auf die Oberfläche konzentriert. Eine nahezu nulle Oberflächenspannung wird am Ende des Atems erzeugt, was den Kollaps der Lungenblasen verhindert.

Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC) ist ein Phospholipid, das an der Oberfläche der Lungenblöcke vorhanden ist.Die hochgeordnete Festung von DPPC hält die Oberflächenspannung der Lungenblasen bei der Atmung nahezu null. Um das tatsächliche Verhalten von Oberflächenaktiven in Lungenblöcken zu simulieren, müssen Messungen bei nahezu nuller Oberflächenspannung durchgeführt werden. Studien haben gezeigt, dass der KSV NIMA Langmuir Band Sliding Film Analyzer verwendet werden kann, um die nahezu nulle Oberflächenspannung eines DPPC zu messen.

Anwendungs-Abstract: Erreichen eines hohen Einmolekular-Schicht-Oberflächendrucks mit einem Band-Sliding-Membran-Analyzer: Lungenoberflächenaktiv bei nahezu nuller Oberflächenspannung

Unterstützung des Aufbaus von Lipidstrukturen

Langmuir-Bludgett (LB) und Langmuir-Schaefer (LS) Immersionen sind Methoden zur Herstellung von doppelschichtigen Phospholipiden aus zwei verschiedenen Lipidenzusammensetzungen. In Kombination mit LB- und LS-Methoden kann auch ein Lipid erstellt werden, das eine asymmetrische Phospholipid-bimolekulare Schicht bildet. Zum Beispiel können einige biochemische Sensoren für die Oberflächenplasma-Resonanzspektrometrie, die Mikrobilanzmessung von Quarzkristallen und die Röntgenfotoelektronenspektroskopie bereitgestellt werden. Eine dritte Methode besteht darin, in der QCM-D-Einstellung eine gestützte Phospholipid-Doppelschicht direkt auf der Oberfläche durch Blaskenbrechung und Fusion vorzubereiten.

Unterstützende Biofilm - Vorbereitung und Charakterisierung

Unabhängig davon, ob wir mit unterstützten Biomembranen, Liposomen oder anderen lipidbasierten Strukturen arbeiten, können wir mit QSense QCM-D die entsprechenden Absorptions- und Freisetzungsprozesse auf der Oberfläche charakterisieren und validieren, was wichtig ist, um lipidbasierte Systeme zu verstehen, anzupassen und zu optimieren. Zum Beispiel kann die Bildungsdynamik der Stützlipidmembrane an der Oberfläche überwacht und die Qualität der gebildeten Doppelschichtmembrane bewertet werden. Spätere Interaktionen mit der Lipidmembran können auch überwacht werden, wie z. B. die Aufnahme oder Bindung von Membranbindemolekülen oder die Validierung ihrer fehlerhaften Teile. Im Kontext der Nanomedizin können die Prozesse der Absorption, Übertragung und Freisetzung von lipidbasierten Nanostrukturen charakterisiert werden und als Blutgefäße zur Übertragung von gezielten Medikamenten dienen.

[Biologische Schnittstelle / Biomolekulare Wechselwirkungen]

Die Analyse der biomolekularen Wechselwirkungen steht im Fokus vieler Disziplinbereiche, von der Biochemie und der Biotechnologie bis hin zu den medizinischen Wissenschaften. Als Schwerpunkt der Grundlagenwissenschaften und angewandten Forschung und Entwicklung zielt die Forschung der biomolekularen Wechselwirkungen darauf ab, von dem reinen Erwerb von Wissen und dem Verständnis von biologischen Systemen und Funktionen bis zur Anwendung des gewonnenen Wissens bei der Entwicklung von Medikamenten, bionischen Sensoren und Technologien, die unsere Lebensqualität verbessern.

Grundlegendes Verständnis der biomolekularen Wechselwirkungen

Zum Beispiel ist ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen der Lipidproteine und Protein-Ligand-Wechselwirkungen ein Ziel in Grund- und Anwendungsforschungen, in denen diese Systeme durch biomolekulare Wechselwirkungsprozesse untersucht und charakterisiert werden.

QSense QCM-D ist eine Methode zur Erkennung und Überwachung von biomolekularen Wechselwirkungen in Echtzeit, wie z. B. Bindungs- und Wechselwirkungsdynamik sowie strukturelle Veränderungen in der Molekülschicht. Diese Methode wurde verwendet, um das Verständnis der Mechanismen der Zielinteraktion und der strukturellen Veränderungen der Ligande zu verbessern. Es wird auch verwendet, um molekulares Verhalten und die Ursachen von Krankheiten zu erforschen, wie z. B. Proteinfaltstörungen, Polypeptide-Aggregationen von wachsenden und feinen Fasern, Amyloidstrukturen usw.

Da die meisten biochemischen Reaktionen in der Natur durch eine Phospholipid-Doppelschichtmembran oder eine Zellmembran innerhalb einer Zelle stattfinden, beeinflusst die Membran die Faltung von Proteinen und schafft eine spezifische Mikroumgebung, in der die Reaktion stattfindet. Um reale biologische Systeme zu verstehen und zu simulieren, müssen diese Wechselwirkungen in einer Umgebung untersucht werden, die natürliche Bedingungen simuliert. Langmueller Monomolekularmembrane von Membranphosphalipiden haben sich als ein ausgezeichnetes Modellsystem für Biomembrane erwiesen. Bei der Erkundung von Medikamenten ist die Penetration von Medikamenten durch die Zellwände in die Zelle und die Reaktion von Medikamenten auf die Zellmembrane ein wichtiger Faktor für die Drogenübertragung. Diese können durch die Untersuchung der Interaktion von Medikamenten mit schwimmenden Biofilmmodellen bewertet werden. In der Nahrungsmittelindustrie ist die Entfernung von allergischen Proteinen sehr wichtig, und ein tieferes Verständnis kann durch Forschung auf molekularer Ebene erzielt werden.

Applied Abstract: Biomolekulare Interaktionen in Zellmembranmodellen.

Biomolekulare Interaktionsanalyse in angewandter Forschung und Entwicklung

Sobald das Wissen über das Verhalten der biomolekularen Wechselwirkungen aufgebaut ist, ist es möglich, diese neuen Informationen zu nutzen. Biomolekulare Wechselwirkungen sind in der angewandten Wissenschaft, z. B. in der Drogenforschung, der Nanotoxicologie oder der Konstruktion von Biosensoren, entscheidend, und dieses Wissen kann verwendet werden, um Ziele für neue Verbindungen zu identifizieren und potenzielle neue Kandidaten für Medikamente zu erkennen.

In diesem Zusammenhang wird QSense QCM-D zur Analyse von Proteinen und deren Wechselwirkungen mit DNA sowie zur Erkennung von Antikörper-Antigen-Wechselwirkungen verwendet. QCM-D ist sehr empfindlich auf Konfigurationsänderungen der tertiären Struktur nach der Bindung kleiner Moleküle an Proteine und kann für die Konstruktion, Validierung und Optimierung von Arzneimittelverbindungen verwendet werden. Zum Beispiel untersuchen Sie die Auswirkungen von amyloiden Wachstumshemmlern, die Konfigurationseinwirkungen von Nukleinsäure-Rezeptoren und das Screening von Verbindungen mit Zellen und Protein-Medikamentsiele.

Das Wissen über biomolekulare Wechselwirkungen kann auch verwendet werden, um Biosensoren und Erkennungssysteme zu entwerfen, bei denen biologisches Verhalten nachahmt und verwendet wird, zum Beispiel zur Erkennung und Diagnose von Krankheiten.

Toxizität von Nanopartikeln

Nanopartikel (NP) werden heute in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt, einschließlich Kosmetik, Farben und Beschichtungen. Daher wurde die Toxizität von Nanopartikeln intensiv untersucht. Aufgrund ihrer großen relativen Oberflächenfläche können inhalierte Nanopartikel Lungenentzündungen und unerwünschte Immunreaktionen im Atemsystem induzieren.

Langmuir Membrananalysatoren bieten eine Möglichkeit, die Auswirkungen von Nanopartikeln auf Lipidmembranen zu untersuchengutWerkzeuge. Die Auswirkungen von 1wt% -Hydroxyphosphat-Nanopartikeln auf die isothermische Kompressionskurve des natürlichen Lungenoberflächenaktivs (Infasurf) wurden untersucht. Nach dem Kontakt mit Nanopartikeln hat die isothermische Kompressionskurve auf der linken Seite eine deutliche zeitabhängige Verschiebung, die auf die Inhibition des Oberflächenaktivs hindeutet.

ACS Nano 2011, 5(8), 6410-6416. 2011 American Chemical Society Alle Rechte vorbehalten. (mit Erlaubnis)

[Funktionsfläche / Sensoren]

In der heutigen Gesellschaft, in der Information und Vorhersehbarkeit sehr geschätzt werden, drehen wir uns um eine Vielzahl von Sensoren, die alle Aspekte unserer Umgebung erkennen, erkennen und messen. Die Menge an Informationen, die täglich gesammelt werden, ist sehr groß, und Temperatur, Luftdruck, Lichtintensität oder giftige Substanzen sind nur einige Beispiele dafür.

Manchmal werden die Daten gesammelt, um uns einfach Informationen und Lebenskomfort zu geben, z. B. uns eine Nachricht zu geben, damit wir entscheiden können, ob wir einen zusätzlichen Pullover mitnehmen, wenn wir unterwegs sind. Es kann jedoch auch verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Regelung und Steuerung erforderlich ist, z. B. um zu überprüfen, ob die Druckwerte innerhalb der vorgegebenen Maximum- und Minimumwerte bleiben. Jeder Sensortyp basiert auf einer spezifischen Prüfmethode und ermöglicht die Überwachung interessierender Parameter.

Biosensoren sind eine Unterklasse von Sensoren. Biosensoren verwenden biometrische Systeme, die von der Natur entworfen wurden, um Objekte wie Zielobjekte zu erkennen, die an Rezeptoren gebunden sind. Diese Informationen werden dann konvertiert und Lesungen gesammelt. Sensoren auf Basis von leitfähigen Polymeren aufgrund ihrerhochDas Anwendungspotenzial wird vertieft untersucht. Die Technologie von Langmuir-Blodgett ermöglicht die Herstellung von hoch montierbaren Dickenfilmen und wird daher auch in Sensoranwendungen eingesetzt. Diese Sensoren wurden bereits für die Detektion von Gassensoren und Spuren von Antibiotika in Lösungen verwendet. Es werden verschiedene Prüfmethoden angewendet, von der optischen Erkennung bis zur Messung der Leitfähigkeit.

QSense QCM-D als akustischer Biosensor

Biosensoren werden in vielen Bereichen wie medizinischen Anwendungen, der Lebensmittelindustrie und der Verteidigung eingesetzt. Neben den biometrischen Komponenten besteht ein Biosensor aus zwei Teilen: einem Sensor, der biometrisch erkennt, und einer interpretierbaren Signalausgabe. Sensoren können auf verschiedenen Prinzipien basieren. Ein gängiges Sensorprinzip ist akustische Sensorik wie Quarzkristallspürenwage (QCM). Die auf piezoelektrischen Prinzipien basierende QCM-Technologie ist eine Methode in der Biosensorik und wird seit Jahrzehnten in der Entwicklung und Anwendung von Biosensoren verwendet.

Wie in diesem weit verbreiteten und detaillierten Überblick über akustische Biosensoren detailliert beschrieben, kann das Biodetektionssystem von Biosensoren auf der Grundlage von Antikörpern, Proteinen, DNA、 Module wie Zellen, Lipidstrukturen, Kohlenhydrate und Nanopartikel werden entworfen und gebaut. Die Bau von Modulen und die Identifizierung von Komponenten reicht von klein bis groß und ermöglicht die Erkennung von Schwermetallionen und DNA-Hybriden bis hin zu Zellhaftung, Vermehrung und Wachstum sowie der Reaktion der Zelle auf äußere Reize. Das potenzielle Umfang der Erkennungssysteme ist sehr breit und es werden kontinuierlich Strategien zur Verarbeitung der Sensorschnittstelle zur Verbesserung ihrer Empfindlichkeit und Selektivität untersucht.

Leitfähige Polymerbasierte Sensoren

Da miniaturisierte Geräte zunehmend in Betracht gezogen werden, können neu entwickelte Nanomaterialien diesen Bereich weiter entwickeln. Viele dieser Materialien werden nicht mit herkömmlichen Mikrofabrikationsmethoden hergestellt, sondern mit neuen Technologien.

Leitfähige Polymere wie Polyphenylamine, Polythiophene, Polypyrrole und ihre Derivate wurden bereits als aktive Schicht für Gassensoren und für die Herstellung von Fixierensase-Biosensoren verwendet. Sensoren aus leitfähigen Polymeren besitzen viele hervorragende Eigenschaften wie hohe Empfindlichkeit und kurze Reaktionszeiten. Leitfähige Polymere sind ebenfalls leicht zu synthetisieren und besitzen gute mechanische Eigenschaften. Der LB-Membrananalysator kann zur Herstellung von hoch steuerbaren leitfähigen Polymerfolien mit größeren Flächen verwendet werden.

[Funktionelle Oberflächen / Biofunktionelle Materialien]

Im Laufe der gesamten Menschheitsgeschichte haben Menschen versucht, beschädigte oder kranke Körperteile zu ersetzen oder zu reparieren, um ihre Funktion zu reparieren und wiederherzustellen. In der Regel wählen die Menschen das Implantatmaterial je nach Verfügbarkeit; Moderner KalenderGeschichteMit dem Vorschlag des Biokompatibilitätskonzepts und der Vertiefung der damit verbundenen Forschung ist Biokompatibilität auch einer der wichtigen Auswahlindikatoren, und wir sind wahrscheinlich am Anfang, neue Muster und die nächste Generation von Biomaterialien zu sehen.

KalenderFrühgeschichteDie Aufzeichnungen über die Reparatur und Ersatz von Körperteilen reichen auf Tausende von Jahren zurück. Das Konzept der Biokompatibilität oder Sterilisation war damals noch nicht vorgeschlagen. Im Laufe der Menschheitsgeschichte haben sich die Materialien, die als Ersatz für Körperteile verwendet wurden, in jeder Periode unterschieden. Von Meeresmuscheln aus der Maya-Zeit über fertige Materialien wie Polymere, Metalle und Keramik aus der Heldenzeit nach dem Zweiten Weltkrieg bis hin zu modernen, auf Biokompatibilität basierenden Ingenieurmaterialien wie Silizium, Hydrogel und Hydroxyphosphat. Derzeit wird auch die nächste Generation von Biomaterialien entwickelt. Die neue Generation von Materialien hat nicht nur eine gute Biokompatibilität, sondern auch eine gewisse Funktionalität. Diese Materialien können angepasst und verwendet werden, um die physiologische Umgebung zu kontrollieren und eine induzierte Reaktion wie Gewebereparation zu haben.

Supermolekulare und biologisch aktive Materialien

Implantate, die Muskeln erfolgreich integrieren, können fehlende Körperteile effektiv reparieren, indem sie die Struktur des fehlenden Gewebes replizieren. Aber selbst wenn das Implantatmaterial mit dem menschlichen Körper kompatibel ist, besteht die Möglichkeit, dass langfristige Komplikationen und ein dauerhafter Verlust der Gewebefunktion auftreten. Es ist vorhersehbar, dass eine bioaktive Beschichtung die körperliche Funktion wiederherstellen kann, indem sie Wechselwirkungen wie Geweberegeneration und Reparaturreaktionen induziert, was bereits in Gang ist. Diese biofunktionellen Materialien sind als supramolekulare Nanostrukturen konzipiert, die eine Reaktion stimulieren, in der Regel sind sie Polymere, synthetische Membrane oder andere nanoskalige Zusammensetzungen, die durch Einbettung von Biomolekülen wie Proteinen, Peptiden oder Medikamenten funktionalisiert werden. Diese Materialien sind reaktiv und vorhersehbar und sind darauf ausgelegt, die physiologische Umgebung zu erkennen und zu reagieren, um eine gut kontrollierte Oberfläche zu bieten. Diese supramolekularen Systeme und Materialien können nicht nur als Implantatbeschichtungen in der Gewebetechnik und der regenerativen Medizin verwendet werden, sondern auch als Medikamentverträger zur Stimulation der reaktiven Arzneimittelabgabe und Immunologie.

Konstruktion und Charakterisierung von supramolekularen biologisch aktiven Materialien

Diese supermolekularen Nanostrukturen haben das Potenzial, Modifikationen und Anpassungen an Materialeigenschaften anzuwenden, versprechen, einige der aktuellen biomedizinischen Herausforderungen zu lösen und könnten den Status der nächsten Generation von Biomaterialien etablieren.

Um diese biologisch aktiven Materialien kontrolliert zu gestalten, ist es jedoch erforderlich, den Montageprozess von Nanokomponenten zu verstehen und die Materialeigenschaften unter verschiedenen Umweltbedingungen zu charakterisieren. Mit der QSense-Technologie kann die Montage von Materialien in Echtzeit überwacht und die dynamischen Auswirkungen unterschiedlicher Salzkonzentrationen, Temperaturen, pH-Werte und ähnlicher Umweltparameter auf die Materialstruktur charakterisiert werden. Die Technik ermöglicht auch die Bewertung von funktionellen Effekten wie z. B. Zellhaftung und Ausdehnungseigenschaften.

Referenzen

Biologische Materialwissenschaften, 3. Ausgabe. Medizinisches Material

Herausgeber: Buddy Ratner, Allan Hoffman, Frederick Schoen, Jack Lemons, 2012