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I ricercatori del MIT inventano il nuovo modo fare le emulsioni complesse

I ricercatori del MIT hanno inventato un nuovo modo fare le miscele liquide complesse, conosciute come le emulsioni, che potrebbero avere molte applicazioni nella consegna della droga, percependo, pulendo gli agenti inquinanti ed eseguendo le reazioni chimiche.

Molti droghe, vaccini, cosmetici e lozioni sono emulsioni, in cui le goccioline minuscole di un liquido sono sospese in un altro liquido. Un condimento dell'insalata dell'aceto e dell'olio di oliva è un altro esempio di un'emulsione semplice.

Gli Scienziati possono anche creare le emulsioni più complesse, quali le doppie emulsioni -- per esempio, goccioline interne del petrolio sospese acqua sospese in acqua. Nel nuovo documento, il gruppo del MIT ha sviluppato un modo semplice fare tali emulsioni. Possono anche sintonizzare con precisione la configurazione delle goccioline aggiungendo i prodotti chimici differenti o esponendoli all'indicatore luminoso o ai livelli differenti dell'acidità.

Questo genere di controllo sopra i beni dinamici delle emulsioni ha potuto renderlo più facile affinchè gli scienziati adegui loro le applicazioni specifiche. Il nuovo metodo egualmente permette alla rapida, produzione su grande scala di tali goccioline.

“Crediamo che avendo questi preciso e modo semplice di gestire la morfologia dell'emulsione complessa, possiamo potere sintonizzare quei beni fisici e chimici per usarli al nostro vantaggio,„ diciamo Lauren Zarzar, un postdoc del MIT e l'autore principale di un documento che descrive il nuovo metodo nell'edizione online del 25 febbraio della Natura.

Gli autori senior del documento sono Addetto Allo Stampaggio di Timothy, il John D. MacArthur il Professor di Chimica e Daniel Blankschtein, Herman P. Meissner il Professor dell'Ingegneria Chimica. Altri autori sono dottorando Vishnu Sresht e postdocs Ellen Sletten e Julia Kalow.

Configurazione Gestente

Il modo più semplice fare un'emulsione è di scuotere insieme due liquidi, quali petrolio e l'acqua, che non si dissolvono in a vicenda, con un tensioattivo -- un prodotto chimico, quale sapone, che abbassa la tensione superficiale fra due liquidi. Le Emulsioni sono comunemente usate per le medicine che sono catturate oralmente; consistono di una droga portata dalle goccioline del petrolio sospese in acqua. Ciò impedisce le droghe la suddivisione nell'organismo prima che raggiungano la loro destinazione progettata.

Recentemente, gli scienziati sono stato interessati nella creazione delle emulsioni più complesse, quali le doppie emulsioni, che aggiungono un altro livello che circonda le goccioline e potrebbero permettere alla consegna orale delle droghe che non possono essere dissolte in petrolio come pure altre applicazioni.

La ricerca Precedente ha indicato che questo genere di emulsione può essere fatto con un'unità microfluidic che schiaccia le bolle di petrolio nelle goccioline dell'acqua che fluttuano in un flusso di petrolio. Tuttavia, questo funziona il più bene per produzione su scala ridotta. Il gruppo del MIT ha precisato per trovare un modo semplice creare un gran quantità di questo tipo di emulsione complessa, con controllo preciso sopra la composizione delle goccioline risultanti.

Per raggiungere quello, i ricercatori hanno inventato un trattamento in due tappe. Il primo punto conta sulla mescolanza insieme dei due liquidi che si mescoleranno soltanto sopra una determinata temperatura; in questo caso, i due petroli sono esano e perfluorohexane. Perfluorohexane è simile in struttura ad esano, salvo che gli atomi di idrogeno hanno trovato normalmente nel petrolio sono sostituiti con gli atomi del fluoro.

Una Volta riscaldati a circa 23 gradi di Celsius, questi due petroli si mescolano insieme e sono emulsionati per formare le goccioline di petrolio sospese in acqua. Sopra il raffreddamento, l'esano e il perfluorohexane dentro ogni gocciolina separata, quindi formando un'emulsione complessa.

Al secondo punto, i ricercatori aggiungono una miscela dei tensioattivi, che alterano la tensione interfacciale fra due petroli e l'acqua. Questi tensioattivi si impegnano in un conflitto dove uno tira l'interfaccia dell'perfluorohexane-acqua e gli altri tirare l'esano-acqua collegano.

“Giocando con le quantità relative di questi due tensioattivi, potevamo direttamente gestire le concentrazioni relative delle due tensioni interfacciali,„ Sresht dice. “E l'interazione fra quella, secondo cui la tensione interfacciale è più grande e cui è più piccolo, forza la gocciolina per catturare una configurazione specifica.„

Ciò permette che i ricercatori gestiscano quale liquido è esposto e quale è nascosto dentro la gocciolina. I ricercatori possono anche creare le goccioline in cui ogni componente compone un emisfero. Per capire e sintonizzare l'evoluzione osservata delle configurazioni della gocciolina dell'emulsione, i ricercatori hanno sviluppato un modello che può predire la struttura della gocciolina.

“Possiamo gestire l'intera progressione di quella configurazione,„ Zarzar dice. “Questa riconfigurazione è molto nuova. Nessuno ha indicato che potete cambiare la morfologia di un'emulsione come questa.„

“Apra e chiuda a volontà„

I ricercatori egualmente hanno creato le goccioline che possono essere gestite con i tensioattivi che sono sensibili ai cambiamenti nell'indicatore luminoso e nell'acidità, danti loro eppure più modi manipolare le configurazioni della gocciolina. Ora stanno provando a sviluppare i tensioattivi che sarebbero sensibili ad altre molecole, quali l'anidride carbonica o una proteina specifica, permettendo che le goccioline fungano da sensori per quelle molecole.

I ricercatori file due brevetti su questa tecnologia, che credono dovrebbero essere attraenti per una vasta gamma di applicazioni.

“Potete usare queste emulsioni per le applicazioni della consegna, le applicazioni di cleanup, qualche cosa dove dovete proteggere qualcosa, proteggere qualcosa, o prendere e consegnare qualcosa,„ Sresht dite. “È come un pacchetto che potete aprirti e chiudere a volontà.„

Un'Altra applicazione possibile è sistemi diagnostici. Queste goccioline sono molto sensibili a quanto tensioattivo è presente, in grado di essere utile per la diagnostica delle affezioni polmonari quale asma che sono tracciate da una mancanza di tensioattivo polmonare.

Oltre a perseguire gli usi possibili per queste goccioline, i ricercatori egualmente stanno cercando altri tipi di liquidi che potrebbero essere usati per creare questo genere di emulsione - cioè, liquidi che si mescolano soltanto a determinate temperature, compreso le più alte temperature che che cosa ora stanno usando.

Sorgente: Massachusetts Institute of Technology