Chemikalien noch präziser aufspüren

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Kleinste Verunreinigungen können große Auswirkungen haben. Infrarot-Spektroskopie kann winzige Spuren unterschiedlicher Stoffe nachweisen. Neues Christian Doppler-Labor an TU Wien soll diese Techniken nun weiter entwickeln.



(red/czaak) Bereits allerkleinste Verunreinigungen können große Auswirkungen nach sich ziehen. Das gilt etwa in der Arzneimittelproduktion oder auch bei der Suche nach Umweltschadstoffen. Eine extrem leistungsfähige Technik, mit der man winzige Mengen vieler verschiedener Stoffe nachweisen kann, ist die Infrarotspektroskopie.

Die TU Wien will diese Technologien nun deutlich erweitern und eröffnet dazu ein neues Christian Doppler Labor (CD-Labor). Angewandter Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung von hochmodernen Infrarot-Quellen für bessere Messtechniken und Datenauswertungs-Methoden. Wirtschaftspartner beim neuen Labor sind Baxalta Innovations/Takeda, Eralytics und DRS Daylight Solutions und dazu wie gewohnt das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW).


Hochmoderne Infrarot-Quellen für bessere Messtechniken

„Viele medizinische Produkte sind zunehmend auf komplexe Biomoleküle angewiesen. Die in diesem neuen CD-Labor erforschten neuen Messansätze basieren auf Infrarot-Laserspektroskopie und ermöglichen die Echtzeitüberwachung der zugrundeliegenden Produktionsprozesse“, erläutert Martin Kocher, Bundesminister für Arbeit und Wirtschaft. Auch für die konventionelle Chemie, die Pharmazie und das Trinkwassermanagement sind die Forschungsergebnisse relevant“, ergänzt Kocher.


„Moleküle reagieren auf unterschiedliche Weise auf Infrarotstrahlung“, sagt Georg Ramer vom Institut für Chemische Technologien und Analytik der TU Wien. „Sie können Infrarotstrahlung ganz bestimmter Wellenlängen absorbieren, andere Wellenlängen hingegen nicht. Und umgekehrt reagiert ein anderes Molekül auf andere Infrarot-Wellenlängen. Unterschiedliche Moleküle haben gewissermaßen einen unterschiedlichen Infrarot-Fingerabdruck, und daran können wir sie unterscheiden“, erklärt Ramer.

Industrielle Anwendungen von Pharma bis Umwelttechnik 

Operativ muss eine Probe mit Infrarotstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen beleuchtet werden, um sodann zu messen, welche Wellenlängen absorbiert werden und welche Wellenlängen ungehindert durch die Probe hindurchgelangen. Das ergibt eine hohe Präzision, ob sich eine gesuchte Substanz in der Probe befindet oder nicht. „Rasch ergeben sich wichtige Informationen – nicht nur über die Inhaltsstoffe der Probe, sondern auch weiterführend, etwa, wie bestimmte Proteine gefaltet sind. Und all das ist möglich, ohne die Probe zu beschädigen“, so Ramer.

Hilfreich ist diese hochpräzise Technik überall dort, wo in der Industrie schnell Informationen über die chemische Zusammensetzung einer Probe benötigt werden. Das gilt für die Pharmaindustrie, um kontinuierlich den korrekten Ablauf der Produktion und die hohe Reinheit des Produkts zu überprüfen. Auch für die Umweltanalytik ist die Technikoptimal geeignet, etwa für die Detektion winziger Spuren organischer Verunreinigungen im Wasser, so die TU-Experten.