Gyógyszer vagy plágium?

Képzelje el, két gyógyszert tart a kezében. Az egyik hamisítvány, a másik eredeti. Mindkettő optikailag azonos. Vajon meg lehet-e különböztetni a két készítményt? A válasz: igen. A Fraunhofer IAF szakértői egy kvantumkaskád-lámpát (QCL) fejlesztenek, amely képes a gyógyszereket másodpercek töredéke alatt pontosan azonosítani és kimutatni.

A technológia, amely a fejlesztés mögött áll, a visszaverődés spektroszkópia. Ez abból indul ki, hogy minden kémiai anyag egyedi infravörös fényelnyelési mintázattal rendelkezik. »Amikor egy anyagot megfelelő fényforrással megvilágítunk, az adott anyagra jellemző visszaverődés keletkezik«, magyarázza Dr. Ralf Ostendorf, a »Szilárdtest-lámpák« üzletág vezetője a Fraunhofer IAF Freiburgban. Különösen alkalmas a középtávú infravörös spektrum (MIR) tartománya az anyagok és anyagok pontos azonosítására. Itt a fény hullámhossza háromtól 12 mikrométerig terjed. Molekulák ebben a spektrális tartományban jellemző abszorpciós viselkedést mutatnak, amit a QCL mérőrendszer kiválóan képes kimutatni.

A QCL néhány millimásodperc alatt képes célzottan beállítani magát egy igen széles spektrális tartományon belüli abszorpciós vonalakra, ami azt jelenti, hogy rövid idő alatt sok információt lehet szerezni egy anyag abszorpciós viselkedéséről. »A lézer magas színvonalú spektrális fényességének és a gyors hullámhossz-beállításnak köszönhetően gyorsan nagyon pontos visszacsatolások érhetők el – hasonlóan az emberi ujjlenyomathoz«, magyarázza Ostendorf. A kifejlesztett QCL képes még a legkisebb mennyiségű adott anyagot is valós időben kimutatni, ami jelentős fejlődést jelent a korábbi rendszerekhez képest.

Mobil mérőrendszer az inline folyamatirányításhoz

A precíz kvantumkaskád-lámpákat a Fraunhofer IAF kutatói közösen fejlesztik a Dresdenben található Fraunhofer IPMS fotonikus mikrorendszerek intézet munkatársaival. A Fraunhofer IAF a lézerchipek továbbfejlesztésén dolgozik, míg a Fraunhofer IPMS felelős a lézer miniatürizált optikai diffrakciós rácsáért. Ennek a rácsnak a forgatásával folyamatosan hangolható a hullámhossz a »megvilágítás« során az anyagokon.

Jelenleg a projektcsapat a lézereket alkalmassá teszi az ipar számára: a laborban már megbízhatóan kimérték a fejfájás és láz elleni tabletták hatóanyagait. A jövőben a technológiát a gyógyszergyártás tömeggyártásában való valós idejű ellenőrzésre kívánják alkalmazni. Már a gyártási folyamat során ki lehetne válogatni a hibás készítményeket. »Nemcsak gyorsan lehet kiszűrni a hibás tételeket, hanem megbízhatóan fel lehet fedezni a gyógyszerhamisítványokat is. A munkaigényes és drága kézi ellenőrzés a laborban feleslegessé válna«, összegzi Ostendorf a hozzáadott értéket.

A módszer eredete a biztonságtechnika területéhez kötődik: Az EU-s „CHEQUERS” projektben például a Fraunhofer IAF egy hordozható, kvantumkaskád-lámpákon alapuló detektort fejleszt, amely érintés nélkül képes felismerni robbanó- vagy toxikus anyagokat biztonságos távolságból.

Jelenleg a Freiburgban dolgozó kutatók ipari partnereket keresnek, hogy továbbfejlesszék megközelítésüket. »Első beszélgetések már zajlottak. A következő lépésben a szenzorainkkal egyedi anyagokat is kvantifikálni szeretnénk egy hatóanyag-keverékből«, vázolja Ostendorf a jövőbeli kihívásokat.

További információk a kvantumkaskád-lámpáról, azok alkalmazási lehetőségeiről a Fraunhofer IAF-nál és általában az optoelektronikus komponensek területéről az alábbiakon találhatók:

- Optoelektronikus komponensek a Fraunhofer IAF-nál: https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forschung/optoelektronische-bauelemente.html
- Photonikus komponensek pilotgyártási vonala » MirPhab «: https://www.iaf.fraunhofer.de/de/leistungsangebot/halbleiterlaser/mirphab.html
- Szilárdtest-lámpák a Fraunhofer IAF-nál: https://www.iaf.fraunhofer.de/de/leistungsangebot/halbleiterlaser.html

A Fraunhofer IAF Freiburgban

A Fraunhofer Szilárdtest-fizikai Intézet (IAF) az egyik vezető kutatóintézet a kapcsolt félvezetők területén. Ez a félvezető alapú kutatás elektronikus és optoelektronikus komponenseket, valamint integrált áramköröket és rendszereket fejleszt. Egy 1000 m²-es tisztatérben és további 3000 m²-es laboratóriumi területen epitaxia- és technológiai berendezések, valamint mérési technikák állnak rendelkezésre, hogy magas frekvenciájú áramköröket, feszültségátalakító modulokat az energiatechnika, infravörös és UV detektorokat a biztonságtechnika, valamint infravörös lézerrendszereket az orvostechnika számára valósítsanak meg. Jelentős fejlesztések közé tartoznak a fényerős fehér fénydiódák a világítástechnikában, energiatakarékos teljesítményerősítők a mobil kommunikációhoz, valamint nagy érzékenységű lézeranalitikai rendszerek a ivóvíz minőségének felügyeletére.