J 2024

Impact of secondary ice in a frozen NaCl freeze-concentrated solution on the extent of methylene blue aggregation

VESELÝ, Lukáš, Kamila ZAVACKA, Radim ŠTŮSEK, Martin OLBERT, Vilem NEDELA et. al.

Základní údaje

Originální název

Impact of secondary ice in a frozen NaCl freeze-concentrated solution on the extent of methylene blue aggregation

Autoři

VESELÝ, Lukáš (203 Česká republika, domácí), Kamila ZAVACKA, Radim ŠTŮSEK (203 Česká republika, domácí), Martin OLBERT, Vilem NEDELA, Evgenyi SHALAEV a Dominik HEGER (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

International Journal of Pharmaceutics, AMSTERDAM, ELSEVIER, 2024, 0378-5173

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10403 Physical chemistry

Stát vydavatele

Nizozemské království

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 5.800 v roce 2022

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

001138921200001

Klíčová slova anglicky

Freezing; Lyophilization; Methylene blue; Ice morphology; Secondary ice; Freeze-concentrated solution

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 22. 3. 2024 10:50, Mgr. Pavla Foltynová, Ph.D.

Anotace

V originále

Freezing and lyophilization have been utilized for decades to stabilize pharmaceutical and food products. Freezing a solution that contains dissolved salt and/or organic matter produces pure primary ice crystal grains separated by freeze-concentrated solutions (FCS). The microscopic size of the primary ice crystals depends on the cooling conditions and the concentration of the solutes. It is generally accepted that primary ice crystals size influences the rate of sublimation and also can impact physico-chemical behaviour of the species in the FCS. This article, however, presents a case where the secondary ice formed inside the FCS plays a critical role. We microscoped the structures of ice-cast FCS with an environmental scanning electron microscope and applied the aggregation-sensitive spectroscopic probe methylene blue to determine how the microstructure affects the mo-lecular arrangement. We show that slow cooling at-50 degrees C produces large salt crystals with a small specific surface, resulting in a high degree of molecular aggregation within the FCS. In contrast, fast liquid nitrogen cooling yields an ultrafine structure of salt crystals having a large specific surface area and, therefore, inducing smaller aggregation. The study highlights a critical role of secondary ice in solute aggregation and introduces methylene blue as a molecular probe to investigate freezing behaviour of aqueous systems with crystalline solute.

Návaznosti

MUNI/C/0104/2023, interní kód MU
Název: Studie změn kyselosti po zamrazení vybraných vícesytných anorganických solí a kyselin
Investor: Masarykova univerzita, Studie změn kyselosti po zamrazení vybraných vícesytných anorganických solí a kyselin, Podpora vynikajících diplomových prací