During a protein spray drying process, thermal and mechanical stresses are exerted on the proteins leading to degradation. We hypothesize that in situ measurements of the droplet size, temperature distribution inside droplets and UV fluorescence will prov
在蛋白质喷雾干燥过程中,热应力和机械应力作用于蛋白质,导致蛋白质降解。
基本信息
- 批准号:315006086
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2016
- 资助国家:德国
- 起止时间:2015-12-31 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Protein processing and formulating often involves the removal of excess water. Spray drying is one of the most widely used unit operations for the production of stable protein containing powders. In spray drying a stock solution is atomized while subsequent evaporation increases the protein concentration within the evaporating droplets. During this drying process, thermal and mechanical stresses are exerted on the proteins that can result into degradation. Depending on the polar groups of the proteins they will accumulate at the air-water interface, forming a surface layer of proteins oriented in such a way that their hydrophilic parts are exposed to water which can cause unfolding.A fundamental understanding of the mechanisms of protein degradation is important for designing a spray drying process. The kinetics and interactions of such thermal and mechanical stresses on proteins are, however, not well understood at the single droplet level. There is no study on the time resolved kinetics of the denaturation processes at the droplet level.Experiments with single droplets are a common technique to investigate the basics of spray drying. Single droplets experiments will be conducted using a piezoelectric droplet generator in a drying chamber. The droplet size will be monitored with a camera and Mie scattering imaging. This method also gives information on the formation of aggregates and precipitation within a droplet. Temperature and protein concentration profiles will be measured with the Rainbow technique. We will use fluorescence spectroscopy with specific fluoresce dyes to monitor the unfolding and denaturation of the proteins.Our objective is a relationship between spray drying process parameters such as, droplet size, protein concentration and protein functional groups, solution additives as well as gas composition and temperature and the degradation kinetics. We hypothesize that time resolved, in situ measurements of the droplet size, temperature distribution inside droplets and protein UV fluorescence will provide degradation kinetics.
蛋白质加工和配制通常涉及去除多余的水。喷雾干燥是用于生产稳定的含蛋白质粉末的最广泛使用的单元操作之一。在喷雾干燥中,储备溶液被雾化,而随后的蒸发增加了蒸发液滴内的蛋白质浓度。在此干燥过程中,热应力和机械应力施加在蛋白质上,可能导致降解。取决于蛋白质的极性基团,它们将在空气-水界面处积累,形成蛋白质表面层,其取向方式使得其亲水部分暴露于水,这可能导致展开。对蛋白质降解机制的基本理解对于设计喷雾干燥过程非常重要。然而,在单个液滴水平上,这种热应力和机械应力对蛋白质的动力学和相互作用还没有很好地理解。目前还没有在液滴水平上研究变性过程的时间分辨动力学,单液滴实验是研究喷雾干燥基础的常用技术。将在干燥室中使用压电液滴发生器进行单液滴实验。液滴尺寸将用照相机和米氏散射成像监测。该方法还提供了关于在液滴内形成聚集体和沉淀的信息。将使用Rainbow技术测量温度和蛋白浓度曲线。我们将使用特定荧光染料的荧光光谱来监测蛋白质的解折叠和变性。我们的目标是喷雾干燥过程参数之间的关系,如液滴大小,蛋白质浓度和蛋白质官能团,溶液添加剂以及气体成分和温度和降解动力学。我们假设,时间分辨,液滴大小,液滴内的温度分布和蛋白质紫外荧光原位测量将提供降解动力学。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Rainbow pattern analysis of a multilayered sphere for optical diagnostic of a heating droplet
- DOI:10.1016/j.optcom.2019.02.061
- 发表时间:2019-06
- 期刊:
- 影响因子:2.4
- 作者:Jianxi Zhou;Yuan Fang;Jiajie Wang;Le Zhu;T. Wriedt
- 通讯作者:Jianxi Zhou;Yuan Fang;Jiajie Wang;Le Zhu;T. Wriedt
Internal field distribution of a radially inhomogeneous droplet illuminated by an arbitrary shaped beam
任意形状光束照射的径向不均匀液滴的内部场分布
- DOI:10.1016/j.jqsrt.2018.02.012
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:2.3
- 作者:Wang Jia Jie;Wriedt Thomas;Han Yi Ping;Maedler Lutz;Jiao Yong Chang
- 通讯作者:Jiao Yong Chang
Multipole expansion of circularly symmetric Bessel beams of arbitrary order for scattering calculations
用于散射计算的任意阶圆对称贝塞尔光束的多极展开
- DOI:10.1016/j.optcom.2016.11.038
- 发表时间:2017-03
- 期刊:
- 影响因子:2.4
- 作者:Wang Jia Jie;Wriedt Thomas;Maedler Lutz;Han Yi Ping;Hartmann Peter
- 通讯作者:Hartmann Peter
General description of transverse mode Bessel beams and construction of basis Bessel fields
横模贝塞尔梁的一般描述和基础贝塞尔场的构造
- DOI:10.1016/j.jqsrt.2016.10.010
- 发表时间:2017-07
- 期刊:
- 影响因子:2.3
- 作者:Wang Jia Jie;Wriedt Thomas;Lock James A.;Jiao Yong Chang
- 通讯作者:Jiao Yong Chang
General description of circularly symmetric Bessel beams of arbitrary order
任意阶圆对称贝塞尔光束的一般描述
- DOI:10.1016/j.jqsrt.2016.07.011
- 发表时间:2016-11
- 期刊:
- 影响因子:2.3
- 作者:Wang Jia Jie;Wriedt Thomas;Lock James A.;Maedler Lutz
- 通讯作者:Maedler Lutz
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