Para garantir produtos farmacêuticos de alta qualidade, os fabricantes precisam não apenas controlar a pureza e a concentração de seus próprios produtos, mas também os de seus fornecedores. Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Física de Estado Sólido Aplicada, IAF, desenvolveram um sistema de medição capaz de identificar uma grande variedade de substâncias químicas e farmacêuticas remotamente e em tempo real. É perfeito para uso na indústria farmacêutica, indústria química e alimentar.

Especialmente para as produções farmacêuticas e alimentícias, um controle contínuo dos ingredientes é indispensável. Usualmente, isso seria feito por uma amostragem e uma análise de laboratório via cromatografia ou espectrômetros. Contudo, tal processo é demorado e permite apenas verificações pontuais. Na Fraunhofer IAF, pesquisadores desenvolveram um sistema de medição capaz de um controle de qualidade em tempo real. Ele identifica até as menores quantidades de substâncias com base em sua composição molecular.

Medições em tempo real com lasers em cascata quântica

O núcleo do sistema é um laser em cascata quântica (QCL) sintonizável extremamente rápido operando na faixa do infravermelho médio. Com base na espectroscopia de retroespalhamento, o sistema a laser não só permite identificar as menores quantidades de substâncias químicas em tempo real, mas também para controlar continuamente os processos de reação química. "Nosso sistema de medição permite a identificação remota de uma ampla variedade de substâncias químicas e farmacêuticas. Procedimentos de medição demorados em laboratórios podem ser substituídos por medições em tempo real durante os processos de produção em andamento, "explica o Dr. Marko Härtelt, pesquisador da Fraunhofer IAF.

Junto com seus colegas, ele tem trabalhado no desenvolvimento de QCLs para espectroscopia infravermelha há vários anos. Com a ajuda de pesquisadores do Fraunhofer IPMS, ele desenvolveu uma fonte de laser compacta e robusta com a qual toda a faixa de comprimento de onda do emissor QCL pode ser varrida em um milissegundo. A base para este método de "impressão digital" é a faixa do infravermelho médio (4-12 μm). "Muitos compostos químicos têm um comportamento de absorção único nesta faixa de comprimento de onda, que é tão único quanto uma impressão digital humana, "comenta Härtelt. A faixa de comprimento de onda permite uma identificação clara da natureza e composição dos compostos moleculares.

Velocidade de varredura extremamente variável

Lasers em cascata quântica desenvolvidos pela Fraunhofer IAF são caracterizados por sua velocidade de varredura extremamente variável, seu tamanho compacto, bem como por serem amplamente ajustáveis. Os pesquisadores desenvolveram um QCL que pode ser ajustado para funcionar em altas frequências de varredura ou em um modo quase estático em uma ampla faixa de comprimento de onda. Isso é obtido por meio da combinação de lasers em cascata quântica em um ressonador externo com diferentes scanners de rede baseados em MOEMS que funcionam como elementos seletivos de onda. "Os scanners MOEMS ressonantes espectralmente ajustáveis ​​mais rápidos permitem a varredura de mil faixas de infravermelho completas por segundo. A alta velocidade de varredura é essencial para aplicações nas quais as condições mudam rapidamente, como a vigilância de processos de reação química ou objetos em movimento, "diz Härtelt.

Os sistemas de medição baseados em QCL são adequados para o controle de qualidade em uma variedade de setores industriais, graças à sua capacidade de identificar várias substâncias químicas remotamente e em tempo real. Usado na indústria farmacêutica, Para a indústria química e alimentícia, os sistemas de medição fornecem informações sobre a autenticidade e pureza das substâncias a qualquer momento durante o processo de produção. Além disso, os lasers em cascata quântica podem ser usados ​​em diagnósticos médicos ou no setor de segurança para testar substâncias perigosas. Adicionalmente, o design compacto permite o desenvolvimento de dispositivos móveis, e até mesmo portátil, sistemas de medição.