(Phys.org) — In un accordo scientifico due a uno, I ricercatori della Cornell hanno creato nanoparticelle compartimentali che possono trasportare due o più farmaci diversi verso lo stesso bersaglio. Nel frattempo, la stessa tecnologia viene applicata alle celle a combustibile, dove i catalizzatori possono essere formati in strutture porose per esporre più area superficiale.

Ulrich Wiesner, lo Spencer T. Olin Professor di Scienza e Ingegneria dei Materiali, ha ottimizzato la chimica "sol-gel" utilizzata per autoassemblare particelle di silice porosa, facendogli cambiare marcia a metà di una reazione, e creare ciò che equivale a due o più nanoparticelle diverse unite insieme. La scoperta è stata riportata nel numero del 19 aprile di Scienza . Wiesner è autore senior.

"È la prima volta che mi rendo conto che le forme delle particelle sono state controllate, " Ha detto Wiesner. "I prodotti finora sono particelle abbastanza semplici con due o tre scomparti che sembrano un po' versioni minuscole di una stazione spaziale con habitat sporgenti, ma i metodi potrebbero essere estesi per creare strutture molto più complesse, " Egli ha detto.

La scoperta è stata in parte fortuita. Durante la produzione di nanoparticelle ordinarie, gli scienziati hanno visto una piccola frazione con bracci esagonali crescere dalle facce cubiche. Hanno cercato di capire i controlli.

Wiesner e il suo team di ricerca riportano i loro risultati in Scienza come "Nanoparticelle di silice mesoporosa multicomparto con forme ramificate:un meccanismo di crescita epitassiale". Gli altri ricercatori includono i primi autori Teeraporn Suteewong, SM. '09, dottorato di ricerca '10, e lo studente laureato Hiroaki Sai; studente laureato Robert Hovden; David Muller, professore di fisica applicata e ingegneristica; Sol M. Gruner, professore di fisica; e Michelle Bradbury, M.D., Memorial Sloan-Kettering Cancer Center.

Lo starter per il processo è una miscela di organosilani, molecole complesse costruite attorno ad atomi di carbonio e silicio. Gli organosilani sono tensioattivi, simile al sapone, il che significa che un'estremità della molecola ama avvicinarsi all'acqua, mentre l'altro capo cerca di stare lontano. Quindi nell'acqua le molecole sono spinte insieme e si legano, proprio come le molecole di sapone si uniscono per formare la pelle di una bolla di sapone. Qui assemblano un reticolo tridimensionale che cresce fino a formare particelle di un paio di centinaia di nanometri di diametro, riempito con pori di uno o due nanometri che potrebbero essere riempiti con altro materiale. (Un nanometro è un miliardesimo di metro, circa la lunghezza di tre atomi di fila.) La forma dei pori dipende, tra l'altro, sul pH, o acidità, della soluzione.

I ricercatori hanno aggiunto acetato di etile, una sostanza chimica che si scompone in acqua, nel processo rendendo la soluzione più acida. All'inizio gli organisilani formano un reticolo di minuscoli cubi che si uniscono in particelle alquanto cubiche, con angoli arrotondati. All'aumentare dell'acidità il reticolo diventa esagonale, costruire un cilindro grezzo, e dalle facce dei cubi iniziano a crescere cilindri a base esagonale. Il numero di cilindri e la loro lunghezza possono essere controllati dalla tempistica del processo e dalla concentrazione di acetato di etile.

"Il lavoro precedente riguardava il controllo della struttura dei pori, " ha detto Wiesner. "Qui usiamo la struttura dei pori per controllare la forma".

In un accenno per il futuro, i ricercatori sono stati in grado di collegare due o tre cubi con ponti cilindrici tra loro, forse l'inizio di una rete su scala nanometrica di cubi e tubi. "Abbiamo imparato a cambiare le condizioni di crescita. Se possiamo tornare indietro, potremmo essere in grado di far crescere tutti i tipi di architetture funky, "Ha detto Wiesner.