Shelley Anna, professoressa di ingegneria meccanica e ingegneria chimica della Carnegie Mellon University, ha recentemente ricevuto una sovvenzione dalla National Science Foundation per un progetto che esplorerà modi per ottimizzare le capsule, gocce o bolle liquide di dimensioni micrometriche ricoperte da un guscio elastico di particelle di dimensioni nanometriche, per una vasta gamma di applicazioni terapeutiche e commerciali.

Le capsule sono note per le loro proprietà meccaniche uniche. Possono controllare il rilascio di sostanze specifiche, rendendoli particolarmente utili in una varietà di prodotti come le formulazioni per la somministrazione di farmaci, trattamento delle acque reflue, cosmetici, vernici e inchiostri.

La gocciolina ha un forte guscio rigido, costituito da molecole e nanoparticelle che vengono adsorbite sulla loro superficie esterna. Il progetto, intitolato "Sintesi e dinamica di capsule elastiche con elasticità interfacciale controllata, " esplorerà come si muovono queste nanoparticelle, interagiscono tra loro ed eventualmente si aggregano sulla superficie della capsula. Studiando il comportamento di queste nanoparticelle, Anna studierà come questi cambiamenti influenzano l'elasticità della capsula e se la capsula può mantenere la sua forma.

"Un obiettivo del nostro progetto è esaminare la connessione delle proprietà della superficie con la disposizione delle nanoparticelle sulla superficie della capsula, nonché con l'elasticità e la deformabilità della capsula nel suo insieme, " dice Anna. "Capendo questo, possiamo esplorare come rendere il più forte, tipo di capsula più stabile."

Per studiare l'elasticità delle capsule, Anna utilizzerà un dispositivo sviluppato nel suo laboratorio chiamato microtensiometro. Lo strumento consente al gruppo di misurare la tensione interfacciale e l'elasticità interfacciale della capsula e correlarla con il modo in cui le nanoparticelle si sono raccolte sulla superficie della capsula.

Poiché le capsule sono utilizzate in molti tipi diversi di prodotti, i risultati di questo progetto consentiranno a scienziati e ingegneri in numerosi campi di ottimizzare le formulazioni delle capsule nel loro lavoro. "Attraverso questo progetto speriamo di creare una tecnologia che possa poi essere utilizzata in alcune applicazioni di vasta portata, "dice Annalisa.

In quanto gruppo altamente collaborativo e interdisciplinare, Anna e il suo team intendono massimizzare le applicazioni di questo progetto condividendo i loro risultati in modi innovativi. Il gruppo terrà aggiornati i propri collaboratori industriali sui risultati attraverso workshop regolari e brevi corsi alla Carnegie Mellon. Anna prevede inoltre di utilizzare i risultati del progetto per sviluppare moduli educativi per K-12, studenti universitari e laureati.