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Los investigadores del MIT idean nueva manera de hacer emulsiones complejas

Los investigadores del MIT han ideado una nueva manera de hacer las mezclas líquidas complejas, conocidas como emulsiones, que podrían tener muchas aplicaciones en salida de la droga, detectando, limpiando los agentes contaminadores, y realizando reacciones químicas.

Muchas drogas, vacunas, cosméticos, y lociones son las emulsiones, en las cuales las gotitas minúsculas de un líquido se suspenden en otro líquido. Un aliño de ensaladas del vinagre y del aceite de oliva es otro ejemplo de una emulsión simple.

Los Científicos pueden también crear emulsiones más complejas, tales como emulsiones dobles -- por ejemplo, gotitas interiores suspendidas agua del aceite suspendidas en agua. En el nuevo papel, las personas del MIT desarrollaron una manera simple de hacer tales emulsiones. Pueden también sintonizar fino la configuración de gotitas agregando diversas substancias químicas o exponiéndolas a la luz o a diversos niveles de la acidez.

Esta clase de mando sobre las propiedades dinámicas de emulsiones podía hacerla más fácil para que los científicos los adapten a las aplicaciones específicas. El nuevo método también activa la producción rápida, en grande de tales gotitas.

“Creemos que teniendo esta manera exacta y fácil de controlar la morfología de la emulsión compleja, podemos poder sintonizar esas propiedades físicas y químicas para utilizarlas a nuestra ventaja,” decimos a Lauren Zarzar, un postdoc del MIT y el autor importante de un papel que describe el nuevo método en la edición en línea del 25 de febrero de la Naturaleza.

Los autores mayores del papel son Estampador de Timothy, el Juan D. MacArthur Profesor de la Química, y Daniel Blankschtein, Herman P. Meissner Profesor de la Ingeniería Química. Otros autores son estudiante de tercer ciclo Vishnu Sresht y postdocs Ellen Sletten y Julia Kalow.

Configuración Que Controla

La manera más simple de hacer una emulsión es sacudir juntos dos líquidos, tales como aceite y agua, que no disuelven en uno a, junto con un tensioactivador -- una substancia química, tal como jabón, que baja la tensión de superficie entre dos líquidos. Las Emulsiones son de uso general para el remedio que se toma oral; consisten en una droga llevada por las gotitas del aceite suspendidas en agua. Esto evita que las drogas analicen en el cuerpo antes de que alcancen su destino previsto.

Recientemente, los científicos han hecho interesados en crear emulsiones más complejas, tales como emulsiones dobles, que agregan otra capa que rodea las gotitas y podrían activar la salida oral de las drogas que no se pueden disolver en aceite, así como otras aplicaciones.

La investigación Anterior ha mostrado que esta clase de emulsión se puede hacer con un dispositivo microfluidic que exprima burbujas del aceite en las gotitas del agua que conectan en una secuencia del aceite. Sin Embargo, esto trabaja mejor para la producción a escala reducida. Las personas del MIT se establecieron para encontrar una manera simple de crear una gran cantidad de este tipo de emulsión compleja, con mando exacto sobre la composición de las gotitas resultantes.

Para lograr eso, los investigadores idearon un proceso de dos etapas. El primer paso de progresión confía en la mezcla juntos de dos líquidos que se mezclen solamente encima de cierta temperatura; en este caso, los dos aceites son hexano y perfluorohexane. Perfluorohexane es similar en estructura al hexano, salvo que los átomos de hidrógeno encontraron normalmente en el aceite se reemplazan por los átomos del flúor.

Cuando están calentados a cerca de 23 grados de Celsius, estos dos aceites se mezclan juntos y se emulsionan para formar las gotitas del aceite suspendidas en agua. Sobre el enfriamiento, el hexano y el perfluorohexane dentro de cada gotita separada, de tal modo formando una emulsión compleja.

En el segundo paso de progresión, los investigadores agregan una mezcla de los tensioactivadores, que alteran la tensión de cara a cara entre dos aceites y el agua. Estos tensioactivadores se enganchan a un esfuerzo supremo donde uno tira en el interfaz del perfluorohexane-agua y otros tirones en el hexano-agua interconectan.

“Jugando con las cantidades relativas de estos dos tensioactivadores, podíamos controlar directamente las fuerzas relativas de las dos tensiones de cara a cara,” Sresht dice. “Y la interacción entre la, dependiendo de las cuales la tensión de cara a cara es más grande y de las cuales sea más pequeño, fuerza la gotita para tomar una configuración específica.”

Esto permite que los investigadores controlen se expone qué líquido y cuál se oculta dentro de la gotita. Los investigadores pueden también crear las gotitas en las cuales cada componente compone un hemisferio. Para entender y sintonizar la evolución observada de las configuraciones de la gotita de la emulsión, los investigadores desarrollaron un modelo que puede predecir la estructura de la gotita.

“Podemos controlar la progresión entera de esa configuración,” Zarzar dice. “Esta reconfiguración es muy nueva. Nadie ha mostrado que usted puede cambiar la morfología de una emulsión como esto.”

“Ábrase y ciérrese a voluntad”

Los investigadores también crearon las gotitas que se pueden controlar con los tensioactivadores que son sensibles a los cambios en luz y acidez, dando las con todo más maneras manipular las configuraciones de la gotita. Ahora están intentando desarrollar los tensioactivadores que serían sensibles a otras moléculas, tales como dióxido de carbono o una proteína específica, permitiendo que las gotitas actúen como sensores para esas moléculas.

Los investigadores han limado dos patentes en esta tecnología, que creen deben ser atractivos para una amplia gama de aplicaciones.

“Usted puede utilizar estas emulsiones para las aplicaciones de la salida, aplicaciones de la limpieza, cualquier cosa donde usted necesita proteger algo, proteger algo, o tomar y entregar algo,” Sresht dice. “Es como un conjunto que usted pueda abrirse y cerrar a voluntad.”

Otra aplicación posible es diagnósticos. Estas gotitas son muy sensibles a cuánto tensioactivador está presente, que podría ser útil para diagnosticar las enfermedades pulmonares tales como asma que son marcadas por una falta de tensioactivador pulmonar.

Además de perseguir las aplicaciones posibles para estas gotitas, los investigadores también están buscando otros tipos de líquidos que se podrían utilizar para crear esta clase de la emulsión - es decir, los líquidos que se mezclan solamente en ciertas temperaturas, incluyendo temperaturas más altas que qué él ahora está utilizando.

Fuente: Massachusetts Institute of Technology