Eine neue Technik für die kontinuierliche industrielle Herstellung von organischen oder metallorganischen Nano-Co-Kristallen mit perfekt kontrollierter Größe und Zusammensetzung wurde von Wissenschaftlern des Labors NS3E (Nanomaterialien für Systeme unter extremen Belastungen) des Deutsch-Französischen Forschungsinstituts Saint-Louis- ISL in Partnerschaft mit dem französischen Forschungsverbund CNRS und der Universität Straßburg entwickelt. Drei internationale Patente wurden für dieses neuartige Verfahren angemeldet und es gelang damit ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Serienproduktion von Nanomedikamenten, energetischen Nanomaterialien bzw. organischen und metallorganischen Nanomaterialien. Die Fachzeitschrift Scientific Reports behandelt diese Entwicklung des ISL in einem Artikel.

Die Herstellung von organischen oder metallorganischen Nanopartikeln von bestimmter Größe oder Zusammensetzung ist in unterschiedlichen Bereichen wie der Pharmazie, Optik, bei der Herstellung ferroelektrischer Kristalle und energetischer Materialien (Materialien für Treib- und Explosivstoffe erforderlich. Den größten Nutzen bieten diese Verbindungen z.B. bei der Herstellung von Medikamenten mit Mehrfachwirkung, welche ein oder mehrere Co-Kristall-Wirkstoffe enthalten. Hierbei beschleunigt die co-kristalline Form insbesondere die  Aufnahme der Wirkstoffe durch den menschlichen Körper. Obwohl Co-Kristalle bereits bei vielen Medikamenten eingesetzt werden, stellt ihre kontinuierliche Herstellung bisher die Industrie vor große Probleme. In viel höherem Maße galt dies noch für  Serienproduktion von Nano-Co-Kristallen mit verstärkten Eigenschaften. Dies war  bisher schlichtweg unmöglich.

Die Wissenschaftler des Labors NS3E des Deutsch-Französischen Forschungsinstituts Saint-Louis, welches insbesondere auf die Herstellung energetischer Nanomaterialien für die Synthese ultrafeiner Diamant-Nanopartikel spezialisiert ist, gelang es eine kontinuierliche Nanokristallisationstechnik mittels Zerstäubung bzw. Hochgeschwindigkeitsverdampfung eines Lösemittels mit den im Nanometerbereich zu co-kristallisierenden Spezies zu entwickeln. Eine Lösung mit den im Nanometerbereich zu co-kristallisierenden Spezies wird einem Druck von 40 bar ausgesetzt. Die Lösung wird anschließend erwärmt (140-160 °C) und mittels einer Hohlkegeldüse in einem unter Grobvakuum stehenden Behälter (5 mbar) entspannt.

Die Druckdifferenz sowie der daraus resultierende Temperaturabfall bewirken die Verdampfung des Lösemittels und die Kristallisation der Stoffe zu Nanopartikeln. Den Wissenschaftlern gelang somit die modellmäßige Herstellung pharmazeutischer Nanoverbindungen aus co-kristallisiertem Coffein mit Oxal- und Glutarsäure. Darüber hinaus konnten noch weitere energetische Nanomaterialien synthetisiert werden. Es erfolgte eine Charakterisierung der synthetisierten Partikel; ihre Größe schwankt zwischen 40 und 150 nm.

Dieser Erfolg ist bisher weltweit einzigartig. Die durchgeführten Arbeiten zeigen, dass die industrielle Produktion von Nanokristallen möglich ist. Diese werden sich neben den Bereichen Pharmazie und Energetik auch auf Produkte mit hohem Mehrwert, wie ferroelektrische Kristalle und optische Filter auswirken. Ein weiterer wichtiger Bereich betrifft die reaktiven Zwischenstoffe wie bei der Synthese ultrafeiner Nanodiamanten mittels Detonation ebenfalls ultrafeiner Sprengstoffe. Dieser Fortschritt auf dem Gebiet der maßgefertigten industriellen Herstellung von Nanomaterialien entstand aus dem Bedarf an ultrafeinen Sprengladungen für die Synthese ultrafeiner Nanodiamanten.

Principe du procédé

procede-nanomedicaments-en-continue

Types de nanocomposites obtenus par le procédé de brumisation évaporation flash (en anglais "SFE" pour Spray Flash Evaporation)

nanocomposites-sfe

Image du nano co-cristal caféine/acide oxalique 2/1 (rapports molaires) - La barre d'échelle représente 1 micromètre

nano-cocristal-cafeine-acide-oxalique

www.cnrs.fr/inc/communication/direct_labos/spitzer2.htm

Zertifiziertes Institut       Eine gemeinsame Initiative Mitgliedes des Instituts Carnot MICA Partner-Labor

SOC CI V ISO 9001 RGB

      AID ministere armees       bundesministerium der verteidigung

carnot mica 150

logo ns3e 70