A indústria farmacêutica há muito luta com a questão do monitoramento das propriedades da mistura secante, um passo importante na produção de produtos farmacêuticos e compostos químicos. Atualmente, existem dois métodos de classificação de partículas irregulares que são comumente usados: a amostra é fotografada e as partículas individuais são contadas, ou os pesquisadores usam luz espalhada para estimar a distribuição do tamanho das partículas (PSD). O primeiro é demorado e leva ao aumento do desperdício, tornando esta uma opção atraente.
Nos últimos anos, engenheiros e pesquisadores do MIT desenvolveram um método de luz espalhada baseado no estudo da física e uma máquina que demonstrou melhorar os processos de produção de comprimidos e pós farmacêuticos, aumentando a eficiência e a precisão e resultando em menos lotes de produtos com falha. . Um novo artigo de acesso aberto, “Estimativa não normal da distribuição do tamanho do pó a partir de uma única imagem speckle”, está disponível na revista. Iluminação: Ciência e Práticaexpande este trabalho, introduzindo um método ainda mais rápido.
“Compreender o comportamento da luz espalhada é um dos tópicos mais importantes em óptica”, disse Qihang Zhang PhD '23, pesquisador associado da Universidade de Tsinghua. “Ao progredir na análise da luz espalhada, também desenvolvemos uma ferramenta útil para a indústria farmacêutica. Encontrar um ponto problemático e resolvê-lo investigando a lei subjacente é muito emocionante para a equipe de pesquisa.”
O artigo propõe um novo método de estimativa de PSD, baseado em estudantes de engenharia, que reduz o número de quadros necessários para análise. “Nosso modelo baseado em aprendizado pode estimar a distribuição do tamanho do pó a partir de um único instantâneo de manchas, reduzindo assim o tempo de reconstrução de 15 segundos para 0,25 segundos”, explicaram os pesquisadores.
“Nossa maior contribuição para este trabalho é acelerar o método de detecção do tamanho das partículas em 60 vezes, combinando efetivamente o algoritmo e o hardware”, disse Zhang. “Esta sonda de alta velocidade é capaz de detectar a evolução do tamanho em sistemas que mudam rapidamente, fornecendo uma plataforma para estudar modelos de processos na indústria farmacêutica, incluindo secagem, mistura e composição.”
A técnica fornece uma sonda de tamanho de partícula não invasiva e econômica, coletando luz retroespalhada da superfície do pó. O protótipo compacto e portátil é compatível com a maioria dos sistemas de secagem do mercado, desde que haja janela de visualização. Este método de medição online pode ajudar a controlar os processos de produção, melhorar a eficiência e a qualidade do produto. Além disso, a anterior falta de monitoramento online impedia o estudo sistemático de modelos dinâmicos nos processos de fabricação. Esta investigação pode fornecer uma nova plataforma para a realização de pesquisas em série e modelagem da evolução do tamanho das partículas.
Este trabalho, uma colaboração bem-sucedida entre físicos e engenheiros, está sendo produzido no programa MIT-Takeda. Os participantes são afiliados a três departamentos do MIT: Engenharia Mecânica, Engenharia Química e Engenharia Elétrica e Ciência da Computação. George Barbastathis, professor de engenharia mecânica no MIT, é o autor sênior do artigo.
