Nota Técnica | ElastoSens™ Bio
Orientação para Determinar o Ponto Ideal para a Liofilização de um Hidrogel
por Dra. Dimitria Camasão
especialista sênior em aplicações da Rheolution Inc.
A liofilização é um método comum para produzir arcabouços porosos a partir de um hidrogel composto por polímeros naturais ou sintéticos. Em vários casos, a solução polimérica é reticulada (ligações ou interações são estabelecidas entre as cadeias poliméricas) e o hidrogel é então liofilizado para se obter a estrutura porosa e seca (1-3). Essa fase de reticulação pode levar de alguns minutos a várias horas para ser concluída, e o momento em que as condições de reticulação são interrompidas forçosamente e a amostra transferida para o liofilizador tem um impacto significativo na estrutura final da estrutura de suporte seca. Essa transição da fase de reticulação para a liofilização é frequentemente determinada visualmente, e a falta de precisão nesse ponto leva a uma falta de consistência nas estruturas finais secas, o que pode reduzir consideravelmente o rendimento da produção. Nesta nota técnica, será descrito o uso do ElastoSens™ Bio para orientar a determinação desse ponto de transição ideal.
A fase de reticulação, desde uma solução polimérica até a formação do hidrogel, é um processo dependente do tempo, no qual o número de interações entre as cadeias aumenta continuamente (desde que as condições necessárias de pH, luz, temperatura etc. sejam mantidas) até atingir um valor máximo. Isso está diretamente relacionado à rigidez do hidrogel em formação: o aumento no número de interações leva a um aumento contínuo da rigidez do hidrogel até um nível máximo estável. O ElastoSens™ Bio é capaz de medir em tempo real a rigidez (módulo de elasticidade ao cisalhamento, G’) de uma amostra em função do tempo e, assim, obter sua curva completa de reticulação (ou cinética) (Figura 1).
Figura 1: Cinética de reticulação de um hidrogel em termos do módulo de armazenamento ao cisalhamento (G’). O número de interações entre as cadeias poliméricas aumenta com o tempo e, consequentemente, o valor de (G’). A obtenção de um arcabouço seco ideal depende da rigidez do hidrogel no momento em que o processo de liofilização é iniciado.
Figura 2: Cinética de reticulação de um hidrogel em termos do módulo de armazenamento ao cisalhamento (G’). Dois lotes do mesmo hidrogel podem atingir um determinado nível de rigidez em momentos diferentes.
Após algumas iterações, o usuário pode determinar o nível ideal de rigidez (ponto ideal ou janela ideal) na curva de reticulação obtida pelo ElastoSens™ Bio, o que levará à arquitetura ideal do arcabouço (porosidade, tamanho dos poros, interconectividade dos poros, homogeneidade, propriedades mecânicas) para o processo em questão (Figura 1). Após essa determinação, uma alíquota da solução polimérica pode ser testada no instrumento a cada ciclo de produção para garantir que níveis semelhantes de rigidez tenham sido alcançados antes de passar para a etapa de liofilização. Essa transição precisa da fase de reticulação para a etapa de liofilização tem se mostrado extremamente importante para obter altos rendimentos de produção na indústria. Além disso, isso pode acelerar a pesquisa e o desenvolvimento de produtos liofilizados.
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