MK

IINDUSTRIALNDUSTRIAL PPHYSICSHYSICS

LAITEKANTALAITEKANTATeollisuusfysiikan laboratorion mo-

nipuolinen ja kattava laitekanta mahdollistaa monipuoliset materiaali-

tutkimuksen tutkimusprojektit. Käytös-sämme on mm.:

• ISOTERMINEN MIKROKALORIMETRI - stabiilisuusmääritykset eri olosuhteissa

• RÖNTGENDIFFRAKTIOLAITTEET- faasianalyysi, kiteisyys, tekstuurigoniometria,

rakenneanalyysi• DIFFERENTIAALINEN PYYHKÄISYKALORIMETRI

- polymorfia, faasitransitiot, ominaislämpökapasiteetti, kiteisyys

• TERMOGRAVIMETRI - pseudopolymorfia, terminen stabiilisuus

• FTIR-SPEKTROMETRI - kemiallinen faasianalyysi• KAASUADSORPTIOLAITTEISTO - ominaispinta-ala ja huokoskokojakauma• HYGROSKOOPPISUUDEN MÄÄRITYSLAITE - kosteuden adsorptio-desorptioisotermit

• PYKNOMETRI - aineen todellinen tiheys• OPTINEN POLARISAATIOMIKROSKOOPPI - termomikroskopia ja kuva-analyysi

STAATTINEN SÄHKÖSTAATTINEN SÄHKÖStaattista sähköä on tutkittu Teolli-suusfysiikan laboratoriossa vuodesta 1995 lähtien. Staattinen sähkö aiheut-taa monentyyppisiä ongelmatilanteita ja ilmiöitä, kuten:

- jauheiden, kalvojen ja paperi-en tarttuminen pinnoille

- pölyäminen, pölyräjähdykset- elektroniikan toimintahäiriöt ja rik-

koutumiset- prosessien häiriöt, tuotantokatkokset.Laboratoriossa tutkitaan näiden ongelmien syitä, pyritään ennaltaehkäisemään ja hallitse-maan niitä, sekä suunnitellaan ja valmistetaan tar-vittavia mittalaitteita.Staattiselle sähkölle löytyy myös useita sovelluskoh-teita. Tunnetuimpia ovat valokopiokoneet ja laser-tulostimet. Laboratoriossa tutkitaan tällä hetkellä aktiivisesti staattisen sähkön hyödyntämistä erityi-sesti farmasian alan sovelluksissa:- sähköstaattisen atomisaation käyttö partikkelei-

den tuottamisessa- miniatyrisoitu leijupetirakeistus.

Näiden tutkimusalueiden lisäksi laboratoriossa selvitetään useita hyvinkin erityyppisiä teollisuuslähtöisiä ongelmia ja pyritään löytä-mään niihin ratkaisuja. Tavoitteisiin pyritään tutkimalla ilmiöitä teo-reettisesti, kokeellisesti sekä tietokonesimulaatioiden avulla.

HUOKOISET MATERIAALITHUOKOISET MATERIAALITHuokoista piitä on tutkittu teollisuusfysiikan labora-toriossa jo vuodesta 1995 lähtien. Tällä hetkellä huo-koisen piin tutkimus keskittyy eri stabilointimenetel-mien hyväksikäyttöön erityisesti kaasu- ja kosteus-sensorisovelluksissa sekä lääkeaineen annostelume-netelmissä. Suuri ominaispinta-ala ja yhteensopivuus nykyisten mikrovalmistusteknologioiden kanssa te-kevät huokoisesta piistä mielenkiintoisen materiaa-lin erilaisia kaasusensorisovelluksia ajatellen. Pieni-en huokoistensa takia (1 – 30 nm) huokoisessa piissä on lisäksi mielenkiintoisia ominaisuuksia lääkeaine-annostelun sovelluksiin. Ladattaessa lääkeainetta

piin huokoisiin voidaan huomattavasti parantaa mm. lääkeaineen liukoisuutta tai imeytyvyyttä. Myös syntetisoitujen mesohuokois-

ten molekyyliseulojen soveltuvuutta oraaliseen lääkeannos-teluun tutkitaan.

LÄÄKEMATERIAALITUTKIMUSLÄÄKEMATERIAALITUTKIMUSFarmaseuttisten materiaalien fysikaalinen materiaalitutkimus on perinteisintä osaamista Teollisuusfysiikan laboratoriossa. Tutkimus käynnistyi 80-luvun puolessa välissä Tekesin lääketek-nologiaohjelman kautta. Ohjelmaan osallistuivat lähes kaikki kansalliset lääkeyritykset ja alan akateemiset tutkimuslaitokset. Projektin peruja on edelleenkin aktiivisena toimiva lääketutki-muksen yhteistyö. Käsillä oleviin tutkimusongelmiin haetaan ratkaisuja moniin eriin fysikaalisiin lainalaisuuksiin ja teorioi-hin sekä mittausmenetelmiin turvautuen. Laboratorion laite-kanta on suunniteltu mahdollisimman monikäyttöiseksi, jolloin niitä voidaan hyödyntää sekä teollisessa yhteistyössä kuin myös tutkimustyössä. Laitekantaa kehitettäessä pyritään kuitenkin keskittymään state-of-the-art -menetelmiin, joiden käyttökel-poisuuksien määrittäminen eri lääketutkimuksen sovellus-aloilla on yksi laboratorion tutkimuskohteista.

30 40 50 60 70 80-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Heat of fusion of the iburofenconfined in the pores = 53.1 J/g

93.9 mJ(1.77 mg)

External ibuprofen content = 2.2 mg/g

722.0 mJ(124.2 J/g)

1.60 mJ

Heat

Flo

w (

mW

)

Temperature (°C)

Loaded TCPSi particlesIbuprofenTCPSi microparticles

DSC käyrät TCPSi-mikroparDSC käyrät TCPSi-mikropar--tikkeleista (musta), ibuprotikkeleista (musta), ibupro--feeniladatuista TCPSifeeniladatuista TCPSi--partikkeleista (pupartikkeleista (pu--nainen) ja ibupronainen) ja ibupro--feenijauheesta feenijauheesta (sininen).(sininen).

Teollisuusfysiikan laboratorion tutkimustoiminta on hyvin sovelluslähtöistä liittyen useinkin teolli-suuden tutkimus- ja tuotekehitystoimintaan. Tämä toteutuu mm. suunnittelemalla ja kehittämällä menetelmiä sekä laitteita teollisuuden tarpeisiin, uusien materiaalien fysikaalisella karakterisoin-nilla ja tutkimalla materiaalien rakennestabiiliut-ta. Tutkimusaiheet tulevat useasti korkean tekno-logian yrityksiltä. Kolmen vuosikymmenen tiivis yhteistyö lääketeollisuuden kanssa jatkuu edel-leen intensiivisenä, ja samalla tutkimusyhteistyö-tä laajennetaan myös muille aloille.

Laboratorion monipuolinen ja nykyaikainen laite-kanta sekä laaja yhteistyöverkosto tarjoavat erin-omaiset puitteet ilmiötason perustutkimukseen sekä monipuoliseen sovelluskehitystyöhön. Teollisuusfy-siikan laboratorio luo miellyttävän ja innovatiivisen työympäristön monipuolisine tutkimuskohteineen ja nuorekkaine työntekijöineen. Laboratorio on hyvin opiskelijaystävällinen, mistä ovat osoituksena lukui-sat opinnäytteet. Läheiset kontaktit teollisuuteen auttavat opiskelijoita siirtymään teollisuuden palve-lukseen tai halutessaan aloittamaan jatko-opinto-jaan projektitutkijana tai jatkokoulutettavana.

Fysiikan laitos, 20014 Turun yliopistoFysiikan laitos, 20014 Turun yliopistowww.physics.utu.fi/industrialwww.physics.utu.fi/industrial

TEOLLISUUSFYSIIKANTEOLLISUUSFYSIIKANLABORATORIOLABORATORIO

Useimpia uusista lääke-

molekyyleistä ei voida annostella suun

kautta, koska lääkkeen biosaatavuus jää liian alhaiseksi

johtuen joko heikosta liukenevuudes-ta ja/tai suoliston solukalvoläpäisevyydes-

tä. Suun kautta anto on kuitenkin paras lääke-annostelutapa, joten on perusteltua tutkia ja kehit-

tää huokoisia materiaaleja, joiden huokosista lääkeaine imeytyy ruuansulatuskanavasta normaalia tehokkaammin.

Erään lääkeaineen (API) liuken-emisnopeuden kasvu, kun

se ladataan huokoisiin mikropartikkelei-

hin.

Kaaviokuva koplanaarisesta kosKaaviokuva koplanaarisesta kos--teussensorirakenteesta.teussensorirakenteesta.

0 50 100 150 200 2500

20

40

60

80

100

Active Pharmaceutical Ingredient (API) API w/ Mesoporous Carrier Type I API w/ Mesoporous Carrier Type II API w/ Mesoporous Carrier Type III API w/ Mesoporous Carrier Type IV

pH 5.5

Diss

olve

d AP

I (%

)

Time (min)

LÄÄKEANNOSTELUTEKNOLOGIALÄÄKEANNOSTELUTEKNOLOGIA