Редко бывает достаточно прочитать декларацию о составе, если вам нужно точно знать, какие вещества содержит продукт. Фактически, для этого вам нужно быть высококвалифицированным химиком или иметь подлинное рентгеновское зрение, чтобы вы могли непосредственно смотреть на молекулярную структуру различных веществ. Кристиан Грундаль Франк?r, постдок из DTU Chemical Engineering, почти и то и другое, поскольку он разработал метод, который позволяет ему использовать рентгеновские лучи для глубокого изучения биологических образцов.
"Отпечатки" вещества
Этот метод называется порошковой дифракцией и включает в себя воздействие на образец интенсивного пучка рентгеновских лучей. Когда луч попадает на образец, он распространяется так же, как свет, отраженный диско-шаром.
Это создает узор, отражающий структуру материала. Каждое отдельное вещество имеет свой уникальный образец — своего рода «отпечаток пальца», который позволяет легко идентифицировать его, когда результаты обрабатываются в базе данных.
Порошковая дифракция в настоящее время используется для идентификации простых веществ, таких как сахар, соли и минералы, но идея использования того же метода для характеристики современных биологических молекул, таких как белки, является поистине новаторской.
Именно по этой причине метод имеет огромный потенциал как в производстве продуктов питания, так и в фармацевтической промышленности, где все больше и больше внимания уделяется лекарственным средствам на белковой основе.
"Я тестировал различные виды детских молочных смесей, протеиновые порошки и моющие средства. Взяв небольшой образец порошка и облучив его рентгеновскими лучами, я могу определить, какие вещества содержатся в порошке и в каких концентрациях — в течение десяти минут. Кроме того, анализ обычно дает некоторую информацию о том, как был произведен продукт », — рассказывает Кристиан Грундаль Франк?р.
Таким образом, метод идеален для обеспечения качества новых продуктов на рынке.
Кристаллические формы определяют свойства
Белки — это большие молекулы со сложной трехмерной структурой. Форма белка или его кристаллическая структура могут значительно изменить его свойства.
Белок, такой как инсулин, может иметь множество различных кристаллических форм, и форма, в которой находится вещество, может влиять на его растворимость или уровень активности. Это, в свою очередь, может иметь значение для того, как белок будет реагировать при попадании в организм человека. По этой причине имеет смысл анализировать кристаллические формы различных белков как во время производства, так и при обеспечении качества препаратов на основе белка, но до сих пор это было просто нецелесообразно ни с практической точки зрения, ни с финансовой точки зрения.
Кристиан Грундаль Франк?r объясняет: «Теперь мы продемонстрировали, что порошковая дифракция действительно может быть использована на биологических веществах, таких как белки. Результаты не такие подробные, как при дифракции на монокристалле, которая позволяет расшифровать всю структуру белка, но они позволяют нам быстро и легко «снять отпечатки пальцев», чтобы мы могли идентифицировать белок и его кристаллическую структуру.
Это ценные знания, когда вы работаете с производством белков."
Быстрый ответ
Этот метод имеет большой потенциал в контексте оптимизации как качества, так и производственных процессов во всех производственных установках, в которых используются твердые вещества.
Применение нового метода позволит постоянно проверять изменения или превращения различных веществ, используемых в производственном процессе.
«Преимущество нашего метода в том, что он позволяет брать пробы прямо с производственной линии.
Затем вы получите результаты в течение 15 минут и сможете точно сказать, какой кристаллический материал задействован. Кроме того, рентгеновские лучи, которые мы используем, можно легко получить с помощью стандартного лабораторного оборудования », — говорит Кристиан Грундаль Франк?р.
Обнадеживающие результаты — это только начало: «Сейчас мы хотим проверить, насколько далеко мы можем продвинуть этот метод. Мы уже установили, что он работает с белками, но будет ли он работать и с другими сложными продуктами?
А что будет, если мы возьмем образцы на синхротрон в Гренобле, где рентгеновский луч в миллион раз мощнее, чем тот, который есть в нашей лаборатории?- спрашивает Кристиан Грундаль Франк?р.