Vejleder: Adam Cohen Simonsen, Frederik Wendelboe Lund, René Holm, Nadina Zulbeari.
ECTS: 15.
Faglige nøgleord: Overfladeaktivitet og adsorption, overfladeaktive molekyler, hængende dråbe tensiometri, Langmuir monolag
Antal studerende: 3-4 i grupper af 1-2.
Projektbeskrivelse
Molekylers evne til at adsorbere på en grænseflade og ændre dens fysiske egenskaber, kendt som overfladeaktivitet, er relevant inden for en bred vifte af forskningsområder, herunder stabiliteten af lægemiddelformuleringer (blandt andet farmaceutiske suspensioner), optimering af overfladeaktive stoffer, lungen (alveolers) funktion, lipidmembraners biofysik og nanomedicin.
Overfladeaktive molekyler kan have stor indflydelse på stabiliteten, leveringen og biotilgængeligheden af lægemiddelformuleringer, mens biofysiske studier af den samme type molekylers opførsel i luft–væske- eller væske–væske-grænsefladen kan bruges til at opnå en dybere forståelse af de fysiske egenskaber af for eksempel biomembraner og emulsioner.
I dette projekt vil vi anvende hængende dråbe-teknikken (’pendant drop tensiometry’) og Langmuir monolag til at måle overfladeaktiviteten af udvalgte surfaktanter, der typisk anvendes som stabilisatorer i suspensioner. Surfaktanter vil undersøges i forskellige kombinationer samt ratioer for at undersøge overfladeaktiviteten af blandede systemer i et forsøg på at korrelere overfladeaktiviteten til den fysiske stabilitet af suspensioner.
Hængende dråbe-metoden fungerer ved at suspendere en væskedråbe fra spidsen af en nål og optage dens form med et højopløseligt kamera. Dråbens form er bestemt af forholdet mellem tyngdekraften, der trækker dråben nedad, og overfladespændingen, der holder dråben sammen. Ved at fitte dråbens form til Young–Laplace-ligningen kan overfladespændingen bestemmes med høj præcision. På denne måde kan vi således undersøge, hvordan adsorption ved grænsefladen ændrer overfladespændingen som funktion af tiden, eller ved varierende koncentrationer.
Langmuir monolag benyttes til at beskrive adsorptionen af surfaktantmolekylerne i en grænseflade (vand-luft). Surfaktanterne opløses i et organisk solvent og tilsættes til et Langmuir through. Under komprimering af Langmuir-through’en vil solventet fordampe, mens surfaktantmolekylerne (amfifile molekyler) vil orientere sig i vand-luft grænsefladen indtil de er tæt pakket, hvorved man ville kunne undersøge forskellige domæner. Derved kan man bestemme arealet per molekyle af surfaktanterne.
Metoder: Fremstilling af suspensioner ved forskellige koncentrationer, hængede dråbe-tensiometri, Langmuir monolag og dataanalyse i Matlab (med udleverede metoder/funktioner), fits til model for fx adsorptionskinetik.