Alcune delle scoperte più importanti del mondo:penicillina, gomma vulcanizzata e velcro, per citarne alcuni – sono stati fatti per caso. Infatti, è stato detto che più della metà di tutte le scoperte scientifiche sono casuali.

Aggiungi il congelamento dell'anello di vortice a quella lunga lista di "incidenti".

Duo An, uno studente di dottorato nei laboratori sia del professor Dan Luo che dell'assistente professore Minglin Ma, presso il Dipartimento di Ingegneria Biologica e Ambientale, era uno studente cinese che stava facendo uno stage alla Cornell quando si è imbattuto in un fenomeno che ha il potenziale per migliorare notevolmente la produzione di proteine ​​prive di cellule e la consegna delle cellule, in particolare per i pazienti con diabete di tipo 1.

Un gruppo guidato da Luo e Ma ha pubblicato il documento, "Produzione in serie di particelle sagomate tramite congelamento ad anello di vortice, " che è stato rilasciato online il 4 agosto in Comunicazioni sulla natura . An è l'autore principale.

Gli anelli di vortice sono onnipresenti in natura - un fungo atomico ne è un esempio - e l'evoluzione dell'anello mostra un ricco spettro di geometrie complicate, da sferico a lacrima a toroidale (a forma di ciambella). I ricercatori hanno utilizzato queste funzionalità per controllare e produrre in massa particelle inorganiche e organiche tramite un processo di elettrospray, per cui è possibile produrre una moltitudine di particelle derivate dall'anello di vortice (VRP), poi congelato in punti temporali precisi. Il gruppo ha riferito di poter produrre 15, 000 squilli al minuto tramite elettrospray.

Hanno scoperto che controllare la forma e la velocità dello spray, così come la velocità della reazione chimica, può produrre strutture diverse.

"Possiamo sintonizzare entrambi questi tempi, e controllare in quale fase possiamo congelare la struttura, per ottenere i risultati che desideriamo, "Un ha detto.

Mentre lavorava nel laboratorio di Luo durante uno stage estivo, An stava producendo idrogel di nanoargilla, iniettando una soluzione in un'altra per creare un gel. Ma per questa particolare procedura, invece dell'iniezione diretta, ha gocciolato una soluzione in un'altra. Quando la prima soluzione è entrata nella seconda, ha creato particelle ad anello di vortice.

Non è stato fino a due anni dopo, mentre lavoravo nel laboratorio di Ma', che ricordava gli anelli di vortice che aveva creato e si chiedeva se quel concetto potesse essere applicato al lavoro di Ma con le microcapsule e la terapia cellulare. Il laboratorio Ma si concentra sulla consegna delle cellule per i pazienti con diabete di tipo 1.

Ma ha ammesso che il concetto di usare un incapsulamento a forma di ciambella non gli era venuto in mente, ma aveva perfettamente senso.

"Conoscevamo il concetto che una forma a ciambella è migliore, ma non abbiamo mai pensato di farcela finché non l'abbiamo vista [da An], " disse la mamma.

Un vantaggio dell'incapsulamento a forma di ciambella rispetto a uno di forma sferica è la distanza di diffusione più breve - la distanza che la particella incapsulata deve percorrere per sfuggire alla capsula - mantenendo allo stesso tempo una superficie relativamente ampia.

Questo concetto potrebbe aprire la strada ad altre applicazioni ancora sconosciute del congelamento dell'anello di vortice, secondo Luo.

"La nostra speranza è che questo tipo di materiale in queste forme possa essere utilizzato molto più ampiamente in altri laboratori per qualunque cosa stiano cercando di fare, " disse. "C'è un intero campo dedicato alle sole particelle, ma per impostazione predefinita, pensano tutti in termini di particelle sferiche. Auspicabilmente, questo aggiungerà a quel campo di studio."

mamma, che all'inizio di quest'anno ha vinto un Hartwell Individual Biomedical Research Award per il suo lavoro sul diabete giovanile, ha citato il lavoro dei collaboratori Ashim Datta, professore di ingegneria biologica e ambientale, e Paul Steen, il Maxwell M. Upson Professor of Engineering presso la Robert Frederick Smith School of Chemical and Biomedical Engineering. Il laboratorio di Datta ha svolto il lavoro di simulazione, e il gruppo di Steen ha fornito input teorici chiave.

"I loro contributi mettono questo lavoro su un terreno molto più solido, "Ma ha detto. "Ora capiamo meglio il meccanismo dietro di esso, e può progettare queste particelle in modo più mirato in futuro."

Altri collaboratori inclusi studenti laureati Alex Warning, Kenneth Yancey, Chun-Ti Chang e Vanessa Kern.