Mechanismen der Ablagerung und Abtragung von Partikeln bei der Strömung disperser Systeme in Mikrokanälen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stephan Scholl
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 33442432

Im Teilprojekt C2 (Ablagerung) wird die Kristallisation von sowohl wirkstoffbeladenen als auch unbeladenen Lipidnanopartikeln (LNP) in einem Mikrowärmeübertrager realisiert. Da der Kristallisationsprozess in größeren Parameterbereichen zu partikulären Ablagerungen in den Mikrokanälen führt, werden in diesem Teilprojekt die Haftmechanismen von Partikeln disperser Stoffsysteme (Emulsionen, Suspensionen) in mikrofluidischen Systemen untersucht. Als Modellsysteme kommen feste und fluide Partikel zum Einsatz. Ziel ist die Identifikation stofflicher (Art des Stoffsystems, Partikelgröße, Dispersphasenanteil), apparativer (Kanalabmessungen, Rauheit der Kanalwände, Oberflächenenergie der Kanalwände) und betrieblicher (Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Ultraschalleinfluss) Parameter, die Ablagerung und Abtragung von Partikeln bei der Strömung in Mikrosystemen bestimmen. Basierend auf einem Verständnis der grundlegenden Mechanismen und Einflussfaktoren wird eine gezielte Beeinflussung von Ablagerungserscheinungen möglich. Dabei sollen Strategien entwickelt werden, welche Ablagerungen in den Mikrokanälen beim Durchströmen mit dispersen Stoffsystemen verhindern oder verringern. Zusätzlich soll eine Cleaningin- Place Methodik unter Beachtung eines optimalen Reinigungszeitpunktes etabliert werden. Des Weiteren soll durch eine gezielte thermische Nachbehandlung, welche direkt auf die Kristallisation folgt, die Umwandlung der in der Kristallisation erzeugten metastabilen Modifikation der LNP in eine stabile Kristallmodifikation erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 856: Mikrosysteme für partikuläre Life-Science-Produkte