Rheologie ist die Untersuchung von Materialien auf ihr Fließverhalten und Deformation bei Einwirkung äußerer Kräfte. Die Messung der rheologischen Eigenschaften kann bei allen Materialien angewandt werden – von Flüssigkeiten wie verdünnten Polymerlösungen und Tensiden über konzentrierte Proteinformulierungen und halbfeststoffe wie Pasten und Cremes bis hin zu Polymerschmelzen oder festen Polymeren. Rheologische Eigenschaften können durch die Derformation größerer Materialmengen mittels mechanischer Rheometer bestimmt werden, oder in sehr kleinem Maßstab mittels Mikrokapillarrheometern oder optischen Technologien wie der Mikrorheologie.

Viele gebräuchliche Materialien und Formulierung weisen komplexe rheologische Eigenschaften auf, deren Viskosität und Viskoelastizität in Abhängigkeit von den äußeren Bedingungen, wie mechanischer Belastung, Dehnung, als auch in Abhängigkeit von der Zeit und Temperatur, variieren kann. Unterschiede in der Pobe selbst, wie z.B. die Proteinkonzentration oder deren Stabilität, und die Art der Formulierung bei Biopharmazeutika sind ebenfalls Schlüsselfaktoren, welche die rheologischen Eigenschaften bestimmen.

Die rheologischen Eigenschaften haben einen Einfluss auf alle Phasen der Produktzyklus über viele Industriebereiche hinweg – von Formulierungsentwicklung und Produktstabilität zu Verarbeitungseigenschaften bis hin zur Produkqualität in der Anwendung. Beispiele für rheologische Messungen sind:

  • Aufnahme eines Viskositätsprofil für nicht-newtonsches, scherabhängiges Verhalten zur Simulation von Verarbeitungs- und Nutzungsbedingungen.
  • Aufnahme des viskoelastischen Fingerabdrucks zur Bestimmung des Ausmaßes an feststoffähnlichem bzw. flüssigkeitsähnlichem Verhalten.
  • Optimierung der Dispersionsstabilität.
  • Bestimmung der Thixotropie von Farben und Beschichtungsmaterialien zur Optimierung der Produktanwendung und Qualität des Endprodukts.
  • Bestimmung des Einflusses der molekularen Struktur von Polymeren auf die Viskoelastizität und somit die Verarbeitungsmerkmale und Anwendungsqualität.
  • Festlegung objektiver Parameter für die Pumpbarkeit und Schmierfähigkeit von Lebensmitteln und Körperpflegeprodukten.
  • Aufnahme von Profilen bei der Aushärtung von Klebstoffen und Geliersystemen.
  • Preformulation Screening von Therapeutika, insbesondere Biopharmazeutika.

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