Mikroskopiteknik afslører detaljer i nanoskala af belægninger, når de tørrer

Kedelig. Langsom. Uændret. Som at se maling tørre.

Men se nærmere på den maling – helt ned til nanoskalaen – og der sker meget mere, end du måske tror.

Forskere i Gilchrist Laboratory i Lehigh University's P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science observerer udviklingen af ​​belægninger, mens de tørrer med banebrydende mikroskala-præcision. Deres resultater blev for nylig offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

Tyndfilmsbelægninger gør meget mere end at pifte vægge op. For eksempel, de kan bruges som farmaceutiske anordninger i spiselige film, svarende til dem til at levere medicin, der bruges til at bekæmpe opioidepidemien. Hvordan disse belægninger tørrer kan ændre deres egenskaber, hvilket er særligt vigtigt for film, der bruges til medicinafgivelse.

I deres papir, "Kemisk vs. mekanisk mikrostrukturudvikling i tørring af kolloid- og polymerbelægninger, " Lehigh-forskerne så på, hvordan partikler omarrangerer sig selv under tørring, når deres interaktioner er indstillet. Disse partikler opførte sig som et surrogat for den aktive farmaceutiske ingrediens i en film til indgivelse af lægemidler.

Kandidatstuderende Titiporn Kaewpetch ser direkte ind i disse film ved hjælp af højhastigheds konfokal laserscanningsmikroskopi for at tage tusindvis af billeder, der giver detaljer i nanoskala om, hvordan partikler flyder og samles under tørring. Gigabytes af data for hver film gengives for at afsløre deres 3-D struktur, giver simuleringslignende detaljer om de ellers skjulte interne processer, der sker.

Forskerne fandt ud af, at når partikler tiltrækker hinanden, de danner et stillads, der spænder og knækker under tørring på grund af bevægelsen af ​​den øverste grænseflade. "Mikrostrukturen for attraktive partikler på hvert tidspunkt under tørring er relateret til filmens udviklingshistorie, " siger James Gilchrist, en professor ved Institut for Kemi- og Biomolekylær Teknik. Deres 3D-analyse af mikrostrukturudviklingen afslører klare signaturer af denne proces gennem hele tørringen sammenlignet med dem, hvor partikler er frastødende.

"I rigtige lægemiddelleveringssystemer, der er mange ingredienser, der interagerer med hinanden, altid skiftende koncentration og deres interaktioner under tørringen, " siger Gilchrist. "Ved at reducere denne proces til de essentielle ingredienser, vi kan se disse interaktioner, efterhånden som de sker. Dette kan tillade ny indsigt i fremstillingen af ​​disse film."