Laserbeugung zur Partikelgrößenbestimmung von Inhalanda und anderen Feinstaerosolen (VENHALER)

Laserbeugung zur Partikelgrößenbestimmung von Inhalanda und anderen Feinstaerosolen (VENHALER)

Fördergeber: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur

Projektbearbeitung: Daniel Jupke und Dimitri Ivanov

Zusammenfassung des Gesamtprojektes:

Das gemeinsame Forschungsvorhaben zwischen der TU Braunschweig und der Sympatec GmbH zielt auf die Entwicklung eines Messsystems, das zuverlässig die Partikelgrößenmessung von Aerosolen zur Inhalation ermöglicht. Die wirksame Behandlung bestimmter Krankheiten erfordert häufig die Erzeugung und Verabreichung von Medikamenten als feine Aerosole, die leicht in die Lunge eindringen können. Die zuverlässige Messung der Partikelgrößenverteilung dieser Aerosole und ihre individuelle Anpassung an bestimmte Patientengruppen sind bisher jedoch nur eingeschränkt möglich. Bestehende Messsysteme verfügen nicht über geeignete Strömungskammern für diese Aufgabe und die Messbereiche sind für die feinsten Aerosole in diesen Kammern unzureichend adaptiert. Bei Feinstnebelinhalatoren besteht zudem die Herausforderung, dass sich die Partikelgröße durch Verdampfung und Kondensation verändern kann, was eine genaue Kontrolle der Begleitluft erfordert. Der Industriepartner Sympatec wird, insbesondere durch die Entwicklung eines neuen Laserbeugungssystems, maßgeblich an einer technischen und wirtschaftlichen Lösung dieser Herausforderung beitragen. Das geplante Messgerät zur Laserbeugung wird durch innovative Detektorkonstruktion die Bestimmung von Aerosolen in einem bislang unzureichend abgedeckten Größenbereich ermöglichen und somit eine bestehende Marktlücke schließen. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Laserbeugung zur Messung der Partikelgröße von Inhalanda sowie den numerischen Konzepten und Simulationsergebnissen. Dies soll mittelfristig die Grundlage für weitere Folgeprojekte bilden, die sich nicht nur auf die Messung von Feinstpartikeln beschränken, sondern z.B. auch die Online-Partikelgrößenmessung bei Granulationsprozessen umfassen. Darüber hinaus soll das Potenzial der numerischen und datengetriebenen Modellierung in der pharmazeutischen Prozessentwicklung, z.B. bei der Entwicklung pharmazeutischer Produktionsketten und neuer Formulierungen, erschlossen werden.

Ziele und Aufgaben des iPAT

• Entwicklung eines neuen Weitwinkel-Laserlichtstreuungssystems, inkl. der Konstruktion strömungsmechanisch optimierter Messkammern und Implementierung einer geeigneten Nebenluftkonditionierung
• Entwicklung einer Simulationsmethodik, um die Strömung und Partikelbewegung im Messsystem effektiv zu analysieren und verschiedene Inhalatorkonzepte virtuell zu testen. Dazu wird eine gekoppelte CFD-DEM-Simulation (Strömungs- und Partikelsimulation) eingesetzt, die zusammen mit Messtechnik und maschinellem Lernen als digitaler Zwilling für die Inhalatorentwicklung dienen kann.
• Als Gesamtziel soll die Partikelgrößenmessung von Aerosolen verbessert werden, um mittelfristig maßgeschneiderte Inhalatoren für spezifische Patientengruppen zu entwickeln. 

Projektpartner

Sympatec GmbH