Para garantizar productos farmacéuticos de alta calidad, los fabricantes no solo necesitan controlar la pureza y concentración de sus propios productos, pero también los de sus proveedores. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Física Aplicada del Estado Sólido IAF han desarrollado un sistema de medición capaz de identificar una amplia variedad de sustancias químicas y farmacéuticas de forma remota y en tiempo real. Es perfecto para el uso en la industria farmacéutica, industria química y alimentaria.

Especialmente para las producciones farmacéuticas y alimentarias, es indispensable un control continuo de los ingredientes. Generalmente, esto se haría mediante un muestreo y un análisis de laboratorio mediante cromatografía o espectrómetros. Sin embargo, Este proceso requiere mucho tiempo y solo permite controles al azar. En Fraunhofer IAF, Los investigadores han desarrollado un sistema de medición capaz de realizar un control de calidad en tiempo real. Identifica incluso las cantidades más pequeñas de sustancias en función de su composición molecular.

Mediciones en tiempo real con láseres de cascada cuántica

El núcleo del sistema es un láser de cascada cuántica sintonizable extremadamente rápido (QCL) que opera en el rango del infrarrojo medio. Basado en espectroscopia de retrodispersión, el sistema láser no solo permite identificar cantidades mínimas de sustancias químicas en tiempo real, sino también para controlar continuamente los procesos de reacción química. "Nuestro sistema de medición permite la identificación remota de una amplia variedad de sustancias químicas y farmacéuticas. Los procedimientos de medición que requieren mucho tiempo en los laboratorios pueden reemplazarse por mediciones en tiempo real durante los procesos de producción en curso, "explica el Dr. Marko Härtelt, investigador en Fraunhofer IAF.

Junto con sus colegas, Lleva varios años trabajando en el desarrollo de QCL para espectroscopia infrarroja. Con la ayuda de investigadores de Fraunhofer IPMS, Ha desarrollado una fuente láser compacta y robusta con la que se puede escanear todo el rango de longitud de onda del emisor QCL en un milisegundo. La base de este método de "huellas dactilares" es el rango del infrarrojo medio (4-12 μm). "Muchos compuestos químicos tienen un comportamiento de absorción único en este rango de longitud de onda, que es tan único como una huella dactilar humana, ", comenta Härtelt. El rango de longitud de onda permite una identificación clara de la naturaleza y composición de los compuestos moleculares.

Velocidad de escaneo extremadamente variable

Los láseres de cascada cuántica desarrollados por Fraunhofer IAF se caracterizan por su velocidad de exploración extremadamente variable, su tamaño compacto, así como su amplia capacidad de sintonización. Los investigadores han desarrollado un QCL que se puede sintonizar para trabajar a altas frecuencias de barrido o en un modo cuasi estático en un amplio rango de longitudes de onda. Esto se logra mediante la combinación de láseres de cascada cuántica en un resonador externo con diferentes escáneres de celosía basados ​​en MOEMS que funcionan como elementos selectivos de ondas. "Los escáneres MOEMS de resonancia espectralmente sintonizable más rápidos permiten el escaneo de mil rangos IR completos por segundo. La alta velocidad de escaneo es esencial para aplicaciones en las que las condiciones cambian rápidamente, como la vigilancia de procesos de reacciones químicas o de objetos en movimiento, "dice Härtelt.

Los sistemas de medición basados ​​en QCL son adecuados para el control de calidad en una variedad de sectores industriales, gracias a su capacidad para identificar diversas sustancias químicas de forma remota y en tiempo real. Utilizado en la industria farmacéutica, industria química y alimentaria los sistemas de medición proporcionan información sobre la autenticidad y pureza de las sustancias en un momento dado durante el proceso de producción. Es más, Los láseres de cascada cuántica se pueden utilizar en diagnósticos médicos o en el sector de la seguridad para probar sustancias peligrosas. Adicionalmente, el diseño compacto permite el desarrollo de dispositivos móviles, e incluso de mano, sistemas de medición.