Principio di formazione di particelle indotta dalla luce. a Sotto irraggiamento, un monomero AA forma un intermedio reattivo, che reagisce con un monomero BB in una polimerizzazione a fasi di Diels-Alder. b Man mano che le catene polimeriche lineari crescono, precipitano dalla soluzione per formare particelle. Credito:Comunicazioni sulla natura (2022). DOI:10.1038/s41467-022-32429-3
I ricercatori QUT che hanno condotto il loro esperimento in un cortile di Brisbane hanno trovato una metodologia senza precedenti per la produzione di microsfere.
La loro ricerca, riportata sulla rivista Nature Communications , è il risultato di una serie di fattori, tra cui il blocco del COVID che ha avuto un impatto sull'accesso al laboratorio, la decisione di indagare su un prodotto di scarto e oltre un decennio di ricerca all'avanguardia sul potere della luce di produrre molecole.
Le microsfere polimeriche, sfere 1000 volte più piccole di 1 mm, vengono utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui la somministrazione di farmaci, prodotti farmaceutici, cosmetici e vernici. Un esempio del loro uso quotidiano è che le microsfere consentono la visualizzazione ormai iconica di una o due strisce sui test di gravidanza o test antigenici rapidi per le infezioni da SARS-CoV-2.
Le microsfere sono in genere prodotte in un processo in cui le sostanze chimiche vengono riscaldate, richiedono notevoli quantità di energia e possono causare problemi di sovralimentazione e reazioni incontrollate.
I ricercatori, la dott.ssa Laura Delafresnaye, il dott. Florian Feist, il dott. Jordan Hooker e il professore laureato dell'ARC Christopher Barner-Kowollik del Center for Materials Science di QUT, hanno iniziato con un momento di curiosità.
Il dottor Feist stava effettuando una sintesi chimica indotta dalla luce, decidendo di analizzare un sottoprodotto apparentemente irrilevante con un microscopio elettronico, che viene utilizzato per ottenere immagini ad alta risoluzione di oggetti microscopici. Sorprendentemente, ha trovato delle microsfere.
Basandosi sull'ampio lavoro del professor Barner-Kowollik sulla fotochimica, il team si è reso conto che i mattoni fotoattivi dell'esperimento erano in grado di formare microsfere con una configurazione molto semplice, non dissimile da qualcosa che uno studente delle superiori potrebbe fare per una fiera della scienza.
Normalmente, quando i ricercatori del Soft Matter Materials Group usano la luce come innesco di reazioni chimiche, usano un laser o un LED per avviare e fermare una reazione.
Con la chiusura del COVID, gli scienziati del Soft Matter Materials Group di QUT, come il resto del mondo, sono passati al lavoro da casa, il che significava un tempo limitato nei laboratori di ricerca universitari.
Laddove possibile e sicuro, gli scienziati hanno cercato il modo di portare a casa il proprio lavoro.
Questa situazione ha ispirato i ricercatori a continuare il loro esperimento utilizzando la luce solare e la dottoressa Delafresnaye ha installato l'esperimento sul suo tavolo da barbecue all'aperto e l'ha lasciato in quello che il documento di ricerca chiama "sole australiana" per quattro ore.
"Oltre all'impiego di condizioni miti a temperatura ambiente, non abbiamo bisogno di additivi, tensioattivi o sostanze chimiche indesiderate che alla fine saranno presenti come contaminanti nel materiale finale", ha affermato il dott. Delafresnaye.
Il professor Barner-Kowollik ha detto che la storia della scoperta per caso è stata costruita su un duro lavoro.
"È una fortuna. Spesso, quando fai molte cose importanti, scopri qualcosa di significativo", ha detto il professor Barner-Kowollik.
"Devi dare alla scienza lo spazio per evolversi."
"Ci sono probabilmente 10 anni di comprensione delle reazioni fotochimiche che ci hanno portato a questo punto."
"Questa è una classe di molecole con cui abbiamo iniziato a lavorare nel 2012, e da allora il lavoro si è evoluto ed è diventato sempre più sofisticato."
Il professor Barner-Kowollik ha affermato che la ricerca ha aperto la strada alla produzione di microsfere sfruttando il potere del sole.
"Spesso considerato dannoso, il nostro sole è una risorsa potente e gratuita. L'Australia è uno dei paesi più soleggiati del mondo", ha affermato il professor Barner-Kowollik.
"La prospettiva allettante di produrre una classe materiale chiave mediante un uso intelligente di una risorsa naturale e illimitata può contribuire in modo critico a un'economia sostenibile avanzata."
Data la facilità e semplicità di produrre microsfere con la luce solare, QUT ha brevettato la tecnologia. + Esplora ulteriormente
