L'analyse des quantités les plus infimes d'échantillons pharmaceutiques est d'une importance cruciale pour la recherche et la synthèse de nouveaux médicaments. Pour le moment, cela représente un défi technique, mais une nouvelle méthode de mesure infrarouge développée par TU Wien en collaboration avec deux groupes de recherche de Copenhague peut remédier à cela.

Les matériaux pour les produits pharmaceutiques sont une marchandise chère, ce qui signifie qu'une prudence appropriée est requise lorsqu'il s'agit de synthétiser de nouveaux médicaments, par exemple. Un instrument de mesure précis est nécessaire pour tester ou adapter la composition souhaitée. Une méthode de mesure courante à ce jour a été la spectroscopie infrarouge. Cependant, l'échantillon doit d'abord être préparé avant de pouvoir être analysé. Le matériel pharmaceutique peut, par exemple, être dissous dans une solution aqueuse. Cependant, le degré élevé d'absorption de la lumière présenté par l'eau rend difficile une mesure précise. Des alternatives seraient de lyophiliser le matériau, ou pour le préparer sous forme de poudre, mais les deux options nécessitent env. 1 mg de la matière qui, en fonction de son utilisation, est une quantité relativement importante. Professeur Silvan Schmid du TU Wien Institute of Sensor and Actuator Systems, avec deux groupes de recherche de l'Université technique du Danemark et de l'Université de Copenhague, a développé une nouvelle méthode de mesure qui fournit déjà des mesures précises à partir des plus petites quantités d'échantillons.

Vibration des molécules

"Une source élevée d'erreurs dans le processus de mesure peut être attribuée à la préparation de l'échantillon, lorsque la manipulation directe du matériau de la sonde favorise la contamination, " explique le professeur Schmid. Dans la méthode de mesure développée, l'échantillon est ajouté directement à partir d'une solution et est ensuite converti en un aérosol. Le matériau de la sonde est ensuite transporté avec l'air contenu dans l'aérosol et soufflé directement dans l'instrument de mesure – sans risque de contamination par manipulation. A l'intérieur de l'instrument, l'aérosol est soufflé à travers un filtre à air vibrant, en nitrure de silicium, et y est capturé. "Notre méthode est basée sur des résonateurs nanomécaniques. Ceux-ci peuvent être comparés à de minuscules tambours perforés, qui sont également capables de vibrer à des fréquences de résonance spécifiques, " explique le professeur Schmid. Ces filtres vibrants sont d'environ 1, 000 fois plus fin qu'une mèche de cheveux et d'environ 500 à 1 000 µm de large. En outre, les filtres comportent des électrodes afin de mesurer la vibration du tambour filtrant. Un laser infrarouge est ensuite aligné avec le filtre. La lumière du laser stimule les vibrations moléculaires dans le matériau de l'échantillon adsorbé sur le filtre, qui chauffe le tambour, créant ainsi un désaccord mesurable de la vibration mécanique. Les vibrations moléculaires du matériau de la sonde peuvent être obtenues en accordant la longueur d'onde de la source infrarouge et en surveillant simultanément la fréquence du filtre. "Nous avons mesuré les pics de vibration moléculaire de composés pharmaceutiques, comme l'indométacine, qui sont en accord avec leurs spectres d'absorption attendus. Par ailleurs, notre méthode nécessite moins d'un millionième de l'échantillon nécessaire pour une spectroscopie infrarouge standard, " explique le professeur Schmid avec enthousiasme.

Prochaine étape :sensibilité accrue et application industrielle

Silvan Schmid continue de progresser vers une applicabilité industrielle réaliste avec ses recherches. Entre autres choses, son groupe travaille actuellement à l'optimisation du filtre vibrant, afin d'augmenter encore la sensibilité. Cela permettrait une réduction supplémentaire de la quantité de matériau d'échantillon requis.