THz sensors aiding smart production of precision medicines
- Reference number
- ID17-0011
- Start and end dates
- 171201-230531
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
We will demonstrate a terahertz sensor system to enable real-time and non-invasive control in continuous manufacturing of next generation pharmaceutical products. The latest demands on modern drugs such as precision medicines which are customised to the individual patients, require a paradigm shift in the pharmaceutical manufacturing industry. From the traditional scheme of batch-based manufacturing, the pharmaceutical industry needs to switch over to continuous manufacturing. To make this possible, access to real-time process control and quality inspection is needed, for example, real-time characterisation of pharmaceutical materials, coatings, preparations in filled devices such as syringes and inhalers, all taking place during continuous manufacturing. In this project, we will take advantage of THz waves to measure a number of important properties of intermediate and final pharmaceutical products, such as density variation, coating thickness and moisture content. The goal is to demonstrate a compact, non-destructive, reliable sensor technique implemented in the production line. This will enable the shift from a batch-based manufacturing mode to a continuous and smart production of modern pharmaceuticals.
Popular science description
Genom en samlad satsning avser vi använda elektromagnetiska vågor i submillimetervågsområdet för nya sensorer som möjliggör framställning av komplexa läkemedel. Med vårt industridoktorandprojekt vill vi överbrygga det så kallade THz-gapet, som är den outforskade delen mellan ljus och radiovågor. Traditionellt har terahertzforskningen bedrivits inom sina respektive skrån. I det här projektet enas vi kring ett gemensamt mål och avser arbeta tvärvetenskapligt med experter inom materialteknik, kemi, produktionsteknik och THz teknik med att förnya terahertzteknikforskningen mot nya tillämpningar inom produktionsteknik och livsvetenskaperna. Det kommer att förbättra dagens sensorer samtidigt som det öppnar dörren för helt nya tillämpningar inom processindustri, miljöövervakning, och telekommunikation. Terahertzområdet har under senare tid fått stor uppmärksamhet eftersom det finns intressanta möjligheter för olika slags sensorer, såväl spektroskopiska som avbildande. Terahertz-strålning kan användas för att identifiera olika kemiska sammansättningar genom så kallade THz-fingeravtryck. Det säregna samspelet mellan molekylers vibrations-/rotationsövergångar och terahertz-vågor har länge studerats av radioastronomer och inom atmosfärsforskningen. En annan fördel är THz-strålningens förmåga att tränga in i material som inte är elektriskt ledande och därmed avbilda innehållet i olika förpackningar och inkapslingar. Dessa fördelar gör THz-strålningen unik och mycket intressant för processövervakning, säkerhetskameror med mera. Elektromagnetiska vågor i terahertzområdet kan också användas inom sjukvården, till exempel för att identifiera hudcancer. Moderna läkemedel har en sammansatt utformning, bla inkapsling i flera lager, för effektiv tillförsel i kroppen av den aktiva substansen, vilket ökar läkemedlets verkan samt minskar eventuella biverkningar. Idag saknas effektiva metoder för kvalitetskontroll av läkemedel i realtid under tillverkning. Sådana verktyg för kvalitetskontroll möjliggör mer effektiva tillverkningsprocesser för att säkra tillgång till moderna och mer komplexa läkemedel. Med terahertzsensorer för framställning av moderna mediciner vill vi demonstrera en beröringsfri sensor som klarar av att i realtid karakterisera såväl innehåll och form av läkemedel under tillverkning.