Här är ytan mest intressant
Forskarna på SP Kemi, Material och Ytor studerar ytegenskaper hos läkemedelsprodukter på nanonivå.
– Det kan handla om allt ifrån läkemedel och livsmedel till rengöringsprodukter och hudkrämer, berättar Anna Fureby, forskare på SP Kemi, Material och Ytor.
Att ta del av forskningsinstitutets expertis är dock inte gratis. Hur mycket det kostar kan Anna Fureby inte svara på eftersom det är beroende av hur projektet ser ut. SP är dock inte vinstutdelande utan den vinst man eventuellt gör återinvesteras i verksamheten.
Projekten och förfrågningarna som kommer in till Anna Fureby och hennes kollegor varierar som sagt. Gemensamt för alla är dock att man har ett problem som man inte klarar att lösa själv. De flesta av uppdragen är sekretessbelagda och klassas som företagshemligheter, men några exempel på uppdrag institutet har haft kan Anna Fureby ändå berätta om.
I ett fall behövde ett företag hjälp med sin läkemedelsformulering. Företaget tillverkade ett pulver som skulle dispegeras, det vill säga röras ut i vatten innan det injicerades i kroppen. Problemet var att ibland ville inte pulvret blanda ut sig i vattnet utan lade sig på ytan eller längs väggarna i blandningskärlet. Detta trots att tillverkningsprocessen såg likadan ut från gång till gång.
– I det här fallet kunde vi komma fram till vilket steg i processen som inte fungerade genom att titta på pulvrets ytegenskaper. Det visade sig att det ibland fanns en viss rest kvar i pulvret som påverkade ytegenskaperna. Även om mängden var inom specifikationerna fick det stor effekt eftersom hela mängden fanns på ytan, säger Anna Fureby.
I ett annat exempel ville ett företag byta ut ett lösningsmedel i en process. Med hjälp av datorsimulering kunde forskarna screena fram vilka lösningsmedel och vilka blandningar som mest liknade det ursprungliga, och som kunde vara värda att prova.
– Det är inte jättelätt att byta ut ett lösningsmedel och behålla egenskaperna. Men genom att göra en sådan screening kan vi effektivisera utbytesprocessen.
För att analysera ytegenskaper och ytsammansättningen i olika produkter, till exempel i tabletter eller geler, använder forskarna olika avancerade metoder. En sådan är XPS, X-ray photoelectronspektroscopy, eller ESCA, electronspectroscopy for chemical analysis, som den ofta kallas här i Norden. Det är ett stort instrument baserat på röntgenstrålning och detektion av elektroners rörelseenergi. Med det kan man få information om till exempel hur mycket av varje grundämne det finns på ytan i en partikel och vilka molekyler ytan består av. Man kan också skapa kemiska bilder av hur ytan ser ut och hur grundämnena är fördelade över den.
Proverna som analyseras placeras först i en kammare som man skapar vakuum i. Därefter beskjuts de med röntgenstrålning. I samband med strålningen slås elektronerna ut ur provet. De flesta av elektronerna som slås ut kommer att krocka med andra atomer i provet och förlora sin rörelseenergi. De elektroner som finns på den allra yttersta ytan kommer dock att nå en detektor utan att krocka med något på vägen. Den mäter dessa elektroners rörelseenergi vilket i sin tur talar om vilket atomslag elektronerna kommer från. På så sätt får forskarna information om vilka atomer ytan består av.
– Oftast är det olika metall- eller läkemedelsytor vi analyserar i vår XPS. Men man kan mäta på nästan alla fasta material, papper till exempel, säger Anna Fureby.
XPS är en svensk uppfinning utvecklad av Kai Siegbahn från Uppsala. År 1981 fick han Nobelpriset i fysik för utvecklingen av XPS-metoden.
Ett instrument av det slag som finns i källaren på SP Kemi, Material och Ytor kostar närmare nio miljoner kronor. Totalt finns ett tiotal liknande i Sverige, men bara två tre stycken av den nyare modell som används här.
– Det gör att många vänder sig till oss för att få hjälp med de mest avancerade analyserna.
Men det är inte bara ytsammansättningen som studeras SP. Med andra metoder kan forskarna undersöka interaktionen mellan olika partiklar, antingen i en produkt, mellan olika produkter eller mellan produkten och omgivningen. I tabletter till exempel. Ett inte helt ovanligt problem i storskalig tablettillverkning är att tabletter lämnar rester som fastnar i tablettpressen.
– Det händer nästan alltid förr eller senare och då måste de defekta tabletterna kasseras. Det kan handla om ganska stora mängder och därför finns ett stort värde för industrin att kunna förutse när och varför det sker.
Maria Badal är en av tre doktorander inom life science på SP Kemi, Material och Ytor. I sitt doktorandprojekt studerar hon just det här problemet. Målet är att förstå vad i interaktionen mellan tabletterna och tablettpressen som gör att material från tabletterna fastnar.
För att undersöka det använder Maria Badal ett atomkraftsmikroskop. I det finns en liten fjäder på vilken man sätter en spets eller kula. Den för man sedan mot ytan av det material man vill studera och kan med hjälp av en mjukvara analysera hur ytan böjer av spetsens rörelseriktning. Det ger i sin tur information om hur ytan interagerar med närliggande material.
Maria Badals doktorandprojekt är sponsrat av läkemedelsföretaget Novartis och beräknas vara klart om två år.
Förutom hur ytan ser ut, vad den består av och hur den förhåller sig till andra ytor kan forskarna på SP också studera hur olika ytor känns mot varandra, så kallad perception.
Det kan till exempel handla om hur kladdig en kräm känns när man smörjer den på huden eller hur en tablett känns i munnen. För även om känsla är en subjektiv upplevelse går det enligt Anna Fureby att studera objektivt.
För att göra det kan en så kallad Minitraction machine användas för att mäta smörjningseffekten. Utrustningen består av en plan yta som representerar till exempel en tunga eller en kind. Mot den plana ytan trycker och rullar man sedan en kula och mellan kulan och ytan placerar man mediet man vill mäta perceptionen hos, tillexempel en kräm.
Hur kommer det sig då att ytan är så viktig?
– Ytan bestämmer väldigt mycket av produktens egenskaper. Allt som händer i kontakten med omgivningen styrs av ytan. Ytan är också väldigt stor i förhållande till produkten så är det något problem med den får det stor betydelse för hur produkten beter sig, säger Anna Fureby.
[tboot_well width="50%"]
Letar alternativ till antibiotika
SP Kemi, Material och Ytor hjälper inte bara företag. De bedriver också egen forskning. I ett stort EU-projekt som koordineras från SP forskar och utvecklar man syntetiska peptider med antimikrobiella egenskaper. Syftet är att hitta ett alternativ till antibiotika. Peptiderna har man redan identifierat och nästa steg är att skapa en formulering för att hålla dem stabila med bibehållen effekt. Målet är att ha tagit fram en färdig prototyp att testa i klinik om fyra år.
Förutom SP ingår 15 partners från fem europeiska länder i projektet. Bland de svenska deltagarna finns universiteten i Lund och Uppsala, KTH, Läkemedelsverket och fem life science-bolag.
[/tboot_well]