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Les chercheurs de MIT trouvent le moyen neuf d'effectuer les émulsions complexes

Les chercheurs de MIT ont trouvé un moyen neuf d'effectuer les mélanges liquides complexes, connus sous le nom d'émulsions, qui pourraient avoir beaucoup d'applications dans l'accouchement de médicament, se sentant, nettoyant des polluants, et effectuant des réactions chimiques.

Beaucoup de médicaments, de vaccins, de cosmétiques, et de lotions sont des émulsions, dans lesquelles des gouttelettes minuscules d'un liquide sont suspendues dans un autre liquide. Un assaisonnement de salades de vinaigre et d'huile d'olive est un autre exemple d'une émulsion simple.

Les Scientifiques peuvent également produire des émulsions plus complexes, telles que de doubles émulsions -- par exemple, gouttelettes intérieures de pétrole suspendues pareau suspendues dans l'eau. Dans le papier neuf, l'équipe de MIT a développé un moyen simple d'effectuer de telles émulsions. Elles peuvent également finement ajuster la configuration des gouttelettes en ajoutant différents produits chimiques ou en les exposant à la lumière ou à différents niveaux d'acidité.

Ce genre de contrôle des propriétés dynamiques des émulsions a pu la faciliter pour que les scientifiques les conçoivent en fonction des applications particulières. La méthode neuve active également la production rapide et à grande échelle de telles gouttelettes.

« Nous croyons qu'en ayant ces précis et manière simple de régler la morphologie de l'émulsion complexe, nous pouvons pouvoir ajuster ces propriétés matérielles et chimiques pour les utiliser à notre avantage, » dit Lauren Zarzar, un postdoc de MIT et l'auteur important d'un article décrivant la méthode neuve dans l'édition en ligne du 25 février de la Nature.

Les auteurs supérieurs du papier sont Étampeur de Timothy, John D. MacArthur Professeur de Chimie, et Daniel Blankschtein, Herman P. Meissner Professeur du Génie Chimique. D'Autres auteurs sont étudiant de troisième cycle Vishnu Sresht et postdocs Ellen Sletten et Julia Kalow.

Configuration de Réglage

La voie la plus simple d'effectuer une émulsion est de secouer ensemble deux liquides, tels que le pétrole et l'eau, qui ne dissolvent pas dans l'un l'autre, avec un surfactant -- un produit chimique, tel que le savon, qui abaisse la tension superficielle entre deux liquides. Les Émulsions sont utilisées généralement pour les médicaments qui sont pris oralement ; elles se composent d'un médicament transporté par des gouttelettes de pétrole suspendues dans l'eau. Ceci empêche les médicaments de décomposer dans le fuselage avant qu'ils atteignent leur destination destinée.

Récent, les scientifiques sont devenus intéressés à produire des émulsions plus complexes, telles que les doubles émulsions, qui ajoutent une autre couche entourant les gouttelettes et pourraient activer l'accouchement oral des médicaments qui ne peuvent pas être dissous en pétrole, ainsi que d'autres applications.

La recherche Précédente a prouvé que ce genre d'émulsion peut être effectué avec un dispositif microfluidic qui serre des bulles de pétrole dans les gouttelettes de l'eau qui flottent dans un flot de pétrole. Cependant, ceci fonctionne bien pour la production à petite échelle. L'équipe de MIT s'est mise à trouver un moyen simple de produire de grandes quantités de ce type d'émulsion complexe, avec le contrôle précis de la composition des gouttelettes donnantes droit.

Pour réaliser cela, les chercheurs ont conçu un procédé en deux étapes. La première étape se fonde sur mélanger ensemble deux liquides qui se mélangeront seulement au-dessus d'une certaine température ; dans ce cas, les deux pétroles sont hexane et perfluorohexane. Perfluorohexane est assimilé en structure à l'hexane, sauf que les atomes d'hydrogène ont normalement trouvé dans le pétrole sont remplacés par des atomes de fluor.

Si passionnés à environ 23 degrés Celsius, ces deux pétroles se mélangent ensemble et sont émulsionnés pour former des gouttelettes de pétrole suspendues dans l'eau. Lors du refroidissement, de l'hexane et du perfluorohexane à l'intérieur de chaque gouttelette indépendante, formant de ce fait une émulsion complexe.

Dans la deuxième phase, les chercheurs ajoutent un mélange des surfactants, qui modifient la tension interfaciale entre deux pétroles et l'eau. Ces surfactants s'engagent dans un conflit où on tire sur la surface adjacente de la perfluorohexane-eau et des autres tractions sur la hexane-eau relient.

« Par le jeu avec les quantités relatives de ces deux surfactants, nous pouvions régler directement les forces relatives des deux tensions interfaciales, » Sresht dit. « Et l'effet entre celui, selon lequel la tension interfaciale est plus grande et lequel est plus petit, force la gouttelette pour prendre une configuration particulière. »

Ceci permet aux chercheurs de régler quel liquide est exposé et ce qui est caché à l'intérieur de la gouttelette. Les chercheurs peuvent également produire les gouttelettes dans lesquelles chaque composant compose un hémisphère. Pour comprendre et ajuster l'évolution observée des configurations de gouttelette d'émulsion, les chercheurs ont développé un modèle qui peut prévoir la structure de gouttelette.

« Nous pouvons régler l'étape progressive entière de cette configuration, » Zarzar dit. « Cette reconfiguration est très neuve. Personne n'a prouvé que vous pouvez changer la morphologie d'une émulsion comme ceci. »

« Ouvrez-vous et fermez-vous à volonté »

Les chercheurs ont également produit les gouttelettes qui peuvent être réglées avec des surfactants qui sont sensibles aux changements de la lumière et de l'acidité, donnant elles pourtant plus de voies manipuler les configurations de gouttelette. Ils essayent maintenant de développer les surfactants qui seraient sensibles à d'autres molécules, telles que le dioxyde de carbone ou une protéine particulière, permettant aux gouttelettes d'agir en tant que senseurs pour ces molécules.

Les chercheurs ont limé deux brevets sur cette technologie, qu'ils croient devraient être attirants pour un large éventail d'applications.

« Vous pouvez utiliser ces émulsions pour des applications d'accouchement, applications de liquidation, quelque chose où vous devez protéger quelque chose, protéger quelque chose, ou capter et fournir quelque chose, » Sresht dit. « Elle est comme un module que vous pouvez s'ouvrir et fermer à volonté. »

Une Autre application possible est des diagnostics. Ces gouttelettes sont très sensibles à combien surfactant coûte présent, qui pourrait être utile pour diagnostiquer les affections pulmonaires telles que l'asthme qui sont marquées par un manque de surfactant pulmonaire.

En plus de poursuivre des utilisations possibles pour ces gouttelettes, les chercheurs recherchent également d'autres types de liquides qui pourraient être employés pour produire ce genre d'émulsion - c.-à-d., les liquides qui se mélangent seulement à certaines températures, y compris les températures plus élevées que ce qu'elles utilisent maintenant.

Source : Massachusetts Institute of Technology