Biela kniha

Štúdie efektívneho experimentálneho dizajnu

Biela kniha

DoE (experimentálny dizajn) pre inovačný chemický vývoj v laboratóriu

Štúdie experimentálneho dizajnu (DoE)
Štúdie experimentálneho dizajnu (DoE)

Štúdie experimentálneho dizajnu urýchľujú a zefektívňujú objavovanie a vývoj nových chemických entít, t. j. oblasti, ktorá vždy predstavovala veľkú trvalú výzvu. Organickí chemici a inžinieri používajú rôzne postupy a metódy na zlepšovanie syntetických ciest na zvýšenie efektívnosti a minimalizáciu spotreby vzácneho surovinového materiálu. Vďaka pokroku v oblasti syntetických metód a nástrojov je možné zlepšenia dosiahnuť.

V laboratóriách syntetickej organickej chémie však stále existujú prekážky alebo obmedzenia, ktoré je potrebné vyriešiť. Na chemickú reakciu vplýva množstvo parametrov, v dôsledku čoho je problematické rýchlo a efektívne nájsť optimálne parametre. Na chemické reakcie môžu vplývať rôzne parametre vrátane koncentrácie, rýchlosti pridávania, teploty, rozpúšťadla, katalyzátora a pH. Parametre sa taktiež často ovplyvňujú vzájomne. Na reakcie môžu taktiež vplývať typ miešadla alebo rýchlosť, ktoré ovplyvňujú prenos hmoty a vplývajú na výsledok experimentu.

Namiesto používania postupu „pokus – omyl“, v rámci ktorého sa každý parameter skúma osobitne a interakcie medzi parametrami nie je možné detegovať jednoducho, môžu vedeckí pracovníci v laboratóriu organickej chémie použiť metodológiu experimentálneho dizajnu (DoE).  Táto biela kniha obsahuje informácie o prístupe DoE a o tom, ako sa používa na identifikáciu vzťahov medzi parametrami, definovanie optimálnych nastavení, pri ktorých príslušná premenná (vrátane výnosu, selektívnosti, úrovne nečistôt) dosahuje ideálnu hodnotu.

Jej súčasťou sú informácie o dvoch prípadových štúdiách z oblasti experimentálneho dizajnu (DoE):

  • Výskumní pracovníci na Zürišskej univerzite aplikovaných vied (ZHAW) skúmali polymerizáciu styrénu na nasledujúce účely:
    • Oboznámenie sa s funkčnosťou a presnosťou regulácie teploty, t. j. základnej požiadavky pre spoľahlivé štúdie experimentálneho dizajnu (DoE)
    • Sledovanie priebehu a opakovateľnosti
       
  • Vedeckí pracovníci v spoločnosti Lonza SA skúmali reakciu syntézy peptidov na nasledujúce účely:
    • Identifikácia vplyvu reakčných parametrov
    • Lepšie oboznámenie sa s príčinami a vplyvom premenlivosti procesu
    • Skrátenie cyklov chemického vývoja
    • Podpora prístupu „dizajn zameraný na kvalitu“ (QbD)