Quello che uno studente dell'Università della Florida centrale pensava fosse un esperimento fallito ha portato a una scoperta fortuita salutata da alcuni scienziati come un potenziale punto di svolta per la produzione di massa di nanoparticelle.

Soroush Shabahang, uno studente laureato in CREOL (The College of Optics &Photonics), ha fatto la scoperta che alla fine potrebbe cambiare il modo in cui i prodotti farmaceutici vengono prodotti e consegnati.

La scoperta si basava sull'uso del calore per rompere a lungo, fibre sottili in minuscole, semi di dimensioni proporzionali, che hanno la capacità di contenere più tipi di materiali bloccati in posizione. Il lavoro, pubblicato nel numero del 18 luglio di Natura , apre le porte a un mondo di applicazioni.

Craig Arnold, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la Princeton University ed esperto di interazioni laser tra materiali che non ha lavorato al progetto, ha detto che nessun altro nel campo è stato in grado di compiere quell'impresa.

Con un nuovo metodo non chimico per creare particelle identiche di qualsiasi dimensione in grandi quantità, "le possibili applicazioni dipendono dalla tua immaginazione, " ha detto Arnaldo.

La prospettiva più immediata è la creazione di particelle in grado di rilasciare farmaci che potrebbero, Per esempio, combinare diversi agenti per combattere un tumore. Oppure potrebbe combinare un componente a rilascio temporale con farmaci che si attiveranno solo una volta raggiunto il loro obiettivo:le cellule infette.

"Con questo approccio puoi realizzare una struttura molto sofisticata senza più sforzo che creare la più semplice delle strutture, " ha detto Ayman Abouraddy, un assistente professore al CREOL e mentore e consigliere di Shabahang. Abouraddy ha trascorso la sua carriera, prima al Massachusetts Institute of Technology e ora all'UCF, studiare la fabbricazione di fibre multimateriali.

La tecnica si basa sul calore per rompere le fibre fuse in goccioline sferiche. Immagina che l'acqua goccioli da un rubinetto. Le fibre di vetro sono forse meglio conosciute come i cavi cilindrici che trasmettono informazioni digitali su lunghe distanze. Per anno, gli scienziati hanno cercato modi per migliorare la purezza delle fibre di vetro per consentire una più rapida, trasmissione senza interruzioni delle onde luminose.

Shabahang e il compagno di studi Joshua Kaufman stavano lavorando proprio a un progetto del genere, riscaldare e allungare la fibra di vetro su una macchina rastrematrice fatta in casa. Shabahang ha notato che invece del risultato desiderato di rendere il centro del cavo più sottile, il materiale in realtà si è rotto in più sfere in miniatura.

"E 'stato una specie di fallimento per me, "Ha detto Shabahang.

Però, quando Abouraddy seppe cosa era successo capì subito che questo "errore" era una svolta importante.

Mentre al MIT, Abouraddy e il suo mentore, Yoel Fink, un professore di scienza dei materiali e attuale direttore del Laboratorio di ricerca di elettronica del MIT, hanno detto che gli è stato detto da un teorico che la fibra ottica fusa dovrebbe allinearsi con un processo noto come instabilità di Rayleigh, il che spiega cosa fa sì che un flusso di fluido in caduta si rompa in goccioline.

Al tempo, il gruppo del MIT si è concentrato sulla produzione di fibre contenenti più materiali. Il team ha prodotto fibre riscaldando un modello in scala chiamato "preforma" e allungandolo in modo molto simile al modo in cui viene prodotto il taffy. Il processo è noto come trafilatura termica.

L'esperimento di Shabahang mostra che riscaldando e poi raffreddando fibre multimateriali, il teorico è diventato realtà. Vengono prodotte particelle uniformi che sembrano goccioline. Inoltre, Shabahang ha dimostrato che una volta formate le sfere, materiali aggiuntivi possono essere aggiunti e bloccati in posizione come i mattoncini LEGO, con conseguente particelle con sofisticate strutture interne.

Particolarmente significativa è la creazione di particelle "beach ball" costituite da due materiali diversi fusi insieme in modo alternato, simile alle strisce di un pallone da spiaggia.

Kaufman, Shabahang e Abouraddy hanno contribuito al Natura articolo oltre a Guangming Tao di CREOL, UCF; Esmaeil-Hooman Banaei del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, UCF; Daosheng S. Deng, Dipartimento di Ingegneria Chimica, MIT; Xiangdong Liang, Dipartimento di Matematica, MIT; Steven G. Johnson, Dipartimento di Matematica, MIT; e Yoel Fink del MIT.