Ispirato da proteine ​​in grado di riconoscere microbi e detriti pericolosi, poi inghiottire tale materiale per sbarazzarsene, scienziati polimerici guidati da Todd Emrick presso l'Università del Massachusetts Amherst hanno sviluppato nuovi vettori di goccioline stabilizzati con polimeri in grado di identificare e incapsulare nanoparticelle per il trasporto in una cellula, una sorta di servizio "pick up and drop off" che rappresenta la prima traduzione riuscita di questo processo biologico in un contesto materico.

Come spiega Emrick, "Questi vettori agiscono come taxi con nanoparticelle. Trovano particelle su una superficie, riconoscere la loro composizione, raccoglierli e lasciarli più tardi su un'altra superficie. L'opera si ispira ai sofisticatissimi macchinari biologici/biochimici operanti in vivo, riscontrato ad esempio nel caso di osteoclasti e osteoblasti che lavorano per bilanciare la densità ossea attraverso la deposizione e l'esaurimento del materiale. Lo abbiamo replicato con componenti molto più semplici:olio, acqua e poliolefine." I dettagli sono ora online in Progressi scientifici .

Lui e i suoi colleghi credono che la loro sia la prima dimostrazione del trasporto o del trasferimento di nanoparticelle da superficie a superficie, e suggeriscono che "lo sviluppo di questi metodi sarebbe eccezionalmente utile come tecnica non invasiva per il trasferimento delle proprietà delle nanoparticelle (chimiche, ottico, magnetico o elettronico) da un materiale all'altro."

Il processo è diverso dalla pulizia convenzionale, e processi di incapsulamento e rilascio di nanoparticelle "rappresentano una potenziale via per processi efficienti di trasporto e/o riciclaggio dei materiali, "aggiungono.

Gli autori affermano che "la progettazione di materiali che imitano la complessa funzione della biologia è promettente per tradurre l'efficienza e la specificità dei processi cellulari in semplici, sistemi sintetici intelligenti." Le applicazioni future potrebbero includere la promozione dell'adesione cellulare, che è necessario per mantenere le strutture multicellulari, e consegna di farmaci, Per esempio.

Emrick dice che lui e i suoi coautori di UMass Amherst, tra cui Richard Bai, George Chang e Al Crosby hanno cercato di adattare tali progressi ispirati alla biologia in due aree:goccioline di emulsione stabilizzate con polimeri che raccolgono nanoparticelle inglobandole nel fluido della gocciolina, e goccioline che possono depositare nanoparticelle su regioni danneggiate di substrati per funzioni di riparazione.

Il loro sistema sperimentale utilizzava idrossiapatite, una struttura ricca di fosfato di calcio che ricorda la composizione principale dell'osso. Hanno valutato l'efficienza di raccolta in diverse condizioni sperimentali e hanno tentato di stabilire la versatilità della raccolta di nanoparticelle utilizzando una varietà di substrati inorganici e plastici. I ricercatori hanno scoperto che la raccolta era scarsa da alcune superfici, suggerendo che "la composizione del substrato può essere sfruttata per regolare l'entità relativa della raccolta delle nanoparticelle".

Emrick sottolinea che il progetto, sostenuto dall'Ufficio delle scienze energetiche di base del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti, riflette anche un metodo "atomo efficiente" per la pulizia e la riparazione dei materiali. Per la sua intrinseca semplicità e conservazione del materiale, l'efficienza atomica è un concetto importante nell'approccio della "chimica verde" alla produzione di prodotti.