(Phys.org) — I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un metodo per creare "nano-vulcani" facendo brillare vari colori di luce attraverso una "sfera di cristallo" su nanoscala fatta di un polimero sintetico. Questi nano-vulcani possono immagazzinare quantità precise di altri materiali e mantenere la promessa per nuove tecnologie di somministrazione di farmaci.

I ricercatori creano i nano-vulcani posizionando elementi sferici, nanoparticelle polimeriche trasparenti direttamente sulla superficie piana di un film sottile. Quindi fanno brillare la luce ultravioletta attraverso la sfera trasparente, che disperde la luce e crea un motivo sulla pellicola sottile. Il film sottile è costituito da un materiale fotoreattivo che subisce un cambiamento chimico ovunque sia stato colpito dalla luce. I ricercatori quindi immergono il film sottile in una soluzione liquida che lava via le parti del film che sono state esposte alla luce. Il materiale che rimane ha la forma di un vulcano in nanoscala.

"Possiamo controllare lo schema della luce cambiando il diametro delle sfere di nanoparticelle, o cambiando la lunghezza d'onda – o colore – della luce che brilliamo attraverso le sfere, "dice Xu Zhang, uno studente di dottorato in ingegneria meccanica e aerospaziale presso la NC State e autore principale di un documento che descrive il lavoro. "Ciò significa che possiamo controllare la forma e la geometria di queste strutture, come quanto sarà grande la cavità del nano-vulcano".

I ricercatori hanno sviluppato un modello al computer estremamente accurato che prevede la forma e le dimensioni dei nano-vulcani in base al diametro della sfera su nanoscala e alla lunghezza d'onda della luce.

Poiché queste strutture hanno nuclei cavi misurati con precisione, e aperture misurate con precisione alla "bocca" dei nano-vulcani, sono buoni candidati per i meccanismi di somministrazione dei farmaci. La dimensione del nucleo consentirebbe agli utenti di controllare la quantità di droga che un nanovulcano immagazzinerebbe, mentre la dimensione dell'apertura nella parte superiore del nanovulcano potrebbe essere utilizzata per regolare il rilascio del farmaco.

"I materiali utilizzati in questo processo sono relativamente economici, e il processo può essere facilmente scalato, "dice il dottor Chih-Hao Chang, un assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso NC State e coautore del documento. "Inoltre, possiamo produrre i nano-vulcani in una matrice uniformemente modellata, che può essere utile anche per controllare la somministrazione dei farmaci".

Il team di Chang sta ora lavorando per migliorare la sua comprensione del tasso di rilascio dai nano-vulcani, come la velocità con cui le nanoparticelle di diverse dimensioni "scapperanno" da nano-vulcani con bocche di diverse dimensioni. "Sono informazioni essenziali per le applicazioni di somministrazione di farmaci, " dice Chang.

"È entusiasmante prendere la nostra comprensione di come la luce si disperde dalle particelle e applicarla alla nanolitografia per trovare qualcosa che possa effettivamente aiutare le persone".