Infrarood (IR) microspectroscopie bij de Australische Synchrotron gaf inzicht in de moleculaire oriëntatie in de microstructuur van een bepaalde vorm van paracetamol (vorm II), die bijdroeg aan een betere oplosbaarheid in water en samendrukbaarheid dan het stabielere commercieel gebruikte product.

Oplosbaarheid in water, thermische stabiliteit terwijl medisch actief, mengen, gedrag onder compressie en mechanische structuur zijn de belangrijkste kenmerken van geneesmiddelen, zoals pijnstillers.

De onderzoekers merkten op dat moleculaire oriëntaties en domeinstructuur van cruciaal belang zijn voor het verbeteren van de werkzaamheid van geneesmiddelen.

In een paper gepubliceerd in Toegepaste oppervlaktewetenschap , een groep onderzoekers onder leiding van professor Junko Morikawa en Dr. Reo Honda van het Tokyo Institute of Technology, Swinburne University en het Melbourne Centre for Nanofabrication, in samenwerking met IR beamline wetenschappers Dr. Mark Tobin en Dr. Pimm Vongsvivut, gebruikte optische mapping om de oriëntatie van moleculen in de paracetamol te onthullen.

Vanwege beperkte informatie over in situ faseovergangen, de bevindingen van het onderzoek zijn relevant voor de industriële productieprocessen van medische tabletten en poeders.

In werk dat vergelijkbaar was met een benadering die eerder door dit team werd gerapporteerd in onderzoeken naar microvezels van zijde, de groep gebruikte absorptiegegevens om informatie over de oriëntatie te verkrijgen, aanwezigheid van wanorde en korrelgrenzen binnen het kristallijne materiaal.

Overlappende optische kruisgepolariseerde afbeeldingen en IR-vectorkaarten van de oriëntatie van absorptiespectrale banden bieden nuttige details.

"Als je naar de afbeelding hierboven kijkt, u kunt zien voor elk van de absorptiegolflengten die worden weergegeven, er zijn twee verschillende domeinen te zien waar de zwarte markeringen die zich over elke pixel bevinden vrij kort zijn in één gebied dat een zwakke oriëntatie vertoont, en waar de markeringen veel langer zijn, toont de hoge mate van oriëntatie, ' zei Tobin.

"Het vertelt je de richting van de absorberende moleculaire dipool die niet noodzakelijk hetzelfde is als de oriëntatie van een lineair molecuul."

Met behulp van de vierhoekmethode die ze ontwikkelden voor IR-spectrale mapping, de polarisator wordt vijfenveertig graden gedraaid voor elk van de vier beelden die worden verzameld.

"De opstelling van de bundellijn is iets meer dan routine, " zei Vongsvivut. "We moesten ervoor zorgen dat de uitlijning van de Synchrotron-straal, die van nature gepolariseerd is, was zodanig dat we nog steeds een goede doorvoer kregen voor alle vier de oriëntaties van de polarisator."

Naast IR-absorptie en -vertraging spectrale mapping, het team analyseerde thermische kenmerken van de polymorfen van paracetamol met behulp van differentiële scanningcalorimetrie.

Buiten de studie, het belangrijkste belang van het IR-team was om het nut van de techniek aan te tonen om graden van moleculaire oriëntatie aan te tonen, die kan worden toegepast op antibacteriële biomaterialen, en de interne laserstructurering van transparante glazen en dialectiek.

"We onderzoeken ook de toepassing van deze techniek op composietmaterialen, ' zei Tobin.