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Prozesskontrolle – Mikrokapseln schon während der Herstellung unterscheiden

Foto: Stephanie Schlappa, Universität Potsdam
Elektronenmikroskopische Aufnahme von Mikrokapseln

Duftstoffe, Dünger oder medizinische Wirkstoffe können mit der richtigen "Verpackung" gezielt freigesetzt werden. So erfolgt beispielsweise die Freigabe von Duftstoffen erst durch Reibung, Düngemittel werden nur bei Bewässerung aktiv und Medizinpräperate entfalten ihre Wirkung erst am spezifischen Wirkort - zum Beispiel im menschlichen Körper oder auf der Haut. Für jeden dieser wirksamen Stoffe gibt es die richtige "Verpackung". Der Prozess des Verpackens heißt Mikroverkapselung und es entstehen Mikrokapseln.

In einer Kooperation zwischen dem Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung IAP und der Universität Potsdam/innoFSPEC im Joint Lab OPAT, untersuchen wir die Herstellungsprozesse von zwei unterschiedlichen Mikrokapselarten. Die Experten der Abteilung Mikroverkapselung/Partikelanwendungen am Fraunhofer IAP arbeiten unter der Leitung von Dr. Alexandra Latnikova, seitens der Universität Potsdam betreute Roland Hass das Projekt. Im Joint Lab führen wir die Expertisen zu Mikroverkapselung und optischer Prozessanalyse zusammen.

Mit der Photonendichtewellen(PDW)-Spektroskopie können wir die Entstehung unterschiedlicher Partikelarten in laufenden Prozessen messen und darstellen. Mit dieser Technologie ist es möglich, die Mikropartikelbildung in stark trüben Suspensionen inline zu überwachen, und so einen direkten Einblick in den Prozess zu bekommen.

Bislang ließen sich die beiden Mikrokapselarten - Matrixpartikel und Kern-Schale-Partikel - erst nach dem Herstellungsprozess unter dem Elektronenmikroskop unterscheiden. Dadurch entsteht hoher Ausschuss und Zeitaufwand, denn der Prozess kann erst im Nachhinein angepasst werden - quasi nach dem Prinzip "Trial and Error". Mithilfe der PDW-Spektroskopie können wir die Morphologie der Mikropartikel bereits im Herstellungsprozess betrachten. Dieser Einblick ermöglicht die direkte Charakterisierung. Damit wird die inline Prozesskontrolle mit PDW-Spektroskopie  ein Gewinn für unsere Forschung und unsere Partner.

Foto: Stephanie Schlappa, Universität Potsdam
Elektronenmikroskopische Aufnahme von Mikrokapseln
Automatisierter Reaktor für die Versuche der PDW-Spektroskopie
Foto: Ernst Kaczynski, Universität Potsdam
Automatisierter Reaktor für die Versuche der PDW-Spektroskopie