علم الحياة في التحليل الحراري
التركيز على أجهزة قياس الخواص الحرارية: DSC وTGA وSTA
في عالم علوم الحياة، لا تُعد الدقة والموثوقية أمرًا مرغوبًا فيه فحسب، بل ضروريًا للغاية. يوفر التحليل الحراري ذلك بالضبط – طريقة لفهم خصائص المواد والمواد بدقة ضرورية لتطوير المستحضرات الصيدلانية والتكنولوجيا الحيوية والمجالات ذات الصلة.
تحتل ثلاث طرق على وجه الخصوص مركز الصدارة:
- DSC (المسح الحراري التفاضلي),
- TGA (تحليل الثيرموغرافيات الحرارية) و
- STA (التحليل الحراري المتزامن).
المسح الحراري التفاضلي (DSC)
DSC هي تقنية تقيس وتحلل الحرارة الممتصة أو المنبعثة من العينة. في علوم الحياة، تعد هذه الطريقة مسؤولة عن فهم طي البروتين وتغيير طبيعة البروتين، وتحولات طور الغشاء الدهني وثبات الأدوية.
إن القدرة على تحديد الأحداث الحرارية مثل الذوبان والانتقالات الزجاجية لا تقدر بثمن لتوصيف الجزيئات الحيوية وتفاعلاتها.
تحليل الثيرموغرافيات الحرارية (TGA)
يقيس TGA التغير في كتلة العينة بمرور الوقت عند زيادة درجة حرارة مضبوطة. وتعد هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لتحديد الفقد عند التجفيف – وهو معيار حاسم في مراقبة جودة العديد من المنتجات.
يوفر الفقد عند التجفيف معلومات حول محتوى الرطوبة ووجود مكونات متطايرة في العينة، والتي يمكن أن تكون حاسمة بالنسبة لتركيب المنتجات الصيدلانية وتخزينها.
التحليل الحراري المتزامن (STA)
تجمع STA بين DSC وTGA في عملية تحليل واحدة. ويوفر هذا القياس المتزامن لتغيرات الحرارة والكتلة في وقت واحد نظرة شاملة لسلوك المواد تحت الضغط الحراري. وبالنسبة للعلماء في علوم الحياة، يوفر هذا الأمر الوقت ويزيد من جودة البيانات حيث يتم قياس كلتا الخاصيتين في وقت واحد.
تطبيق التحليل الحراري في علوم الحياة وأهميته في علوم الحياة
- طي البروتين: يساعد التحليل الحراري على دراسة طي البروتينات وتغيير طبيعتها. وهذا أمر بالغ الأهمية لفهم وظيفتها واستقرارها.
- دراسات الأغشية الدهنية: يمكن إجراء دراسة التحولات الطورية في الأغشية الدهنية وتفاعلاتها مع البروتينات أو الأدوية عن طريق التحليل الحراري.
- تطوير العقاقير: من خلال تحديد درجات الانصهار وسلوك التبلور للأدوية، يمكن للعلماء تحسين استقرارها وقابليتها للذوبان.
- تعدد الأشكال: يمكن استخدام التحليل الحراري لتحديد الأشكال البلورية المختلفة للجزيء، وهو أمر ذو أهمية كبيرة في صناعة الأدوية.
- حركية الإنزيم: يمكن أن يعتمد نشاط الإنزيمات على درجة الحرارة. يمكن تحديد الظروف المثلى للتفاعلات الإنزيمية عن طريق التحليل الحراري.
- دراسات الارتباط: يمكن أن يوفر التحليل الحراري معلومات حول طاقات الارتباط والتقارب بين الجزيئات، وهو أمر مهم لتطوير الدواء.
- اختبار المواد: في الطب التجديدي وهندسة الأنسجة، يمكن اختبار مواد الغرسات والسقالات باستخدام التحليل الحراري.
- مراقبة الجودة: في صناعة المستحضرات الصيدلانية، يُستخدم التحليل الحراري لمراقبة الجودة لضمان اتساق المنتجات وجودتها.
- دراسة المواد الحيوية: يعد التحقيق في الخواص الحرارية للمواد الحيوية، مثل الهلاميات المائية والبوليمرات الحيوية، أمرًا بالغ الأهمية لتطبيقها في الطب والتكنولوجيا الحيوية.
- الثبات الحراري: يعد تحديد الثبات الحراري للجزيئات الحيوية، خاصةً في مجال التكنولوجيا الحيوية، أمرًا بالغ الأهمية للتخزين والتركيب.