Smarte mikrokapsler i et enkelt trin

(PhysOrg.com) -- En ny, enkelt-trins metode til fremstilling af mikrokapsler, som har potentielle kommercielle anvendelser i industrier, herunder medicin, landbrug og diagnostik, er udviklet af forskere ved University of Cambridge. Resultaterne er offentliggjort sidste fredag ​​(10. februar) i tidsskriftet Videnskab .

Evnen til at omslutte materialer i kapsler mellem 10 og 100 mikrometer i diameter, mens de kontrollerer både kapselstrukturen og kerneindholdet nøjagtigt, er en central bekymring i biologi, kemi, nanoteknologi og materialevidenskab.

I øjeblikket, at producere mikrokapsler er arbejdskrævende og vanskeligt at skalere op uden at ofre funktionalitet og effektivitet. Mikrokapsler fremstilles ofte ved hjælp af en form dækket med lag af polymerer, ligner papmaché. Udfordringen med denne metode er at opløse skimmelsvampen og samtidig holde polymererne intakte.

Nu, et samarbejde mellem professor Chris Abells og Dr. Oren Schermans forskningsgrupper i Kemisk Institut har udviklet en ny teknik til fremstilling af 'smarte' mikrokapsler i store mængder i et enkelt trin, ved hjælp af små dråber vand. Derudover frigivelsen af ​​indholdet af mikrokapslerne kan i høj grad kontrolleres ved brug af forskellige stimuli.

Mikrodråberne, spredt i olie, bruges som skabeloner til at bygge supramolekylære samlinger, som danner meget ensartede mikrokapsler med porøse skaller.

Teknikken bruger copolymerer, guld nanopartikler og små tøndeformede molekyler kaldet cucurbiturils (CB'er), for at danne mikrokapslerne. CB'erne fungerer som miniature 'håndjern', at bringe materialerne sammen ved olie-vand-grænsefladen.

"Denne metode giver flere fordele i forhold til nuværende metoder, da alle komponenterne til mikrokapslerne tilsættes på én gang og samles øjeblikkeligt ved stuetemperatur, ” sagde hovedforfatter Jing Zhang, en ph.d.-studerende i professor Abells forskningsgruppe. "En række forskellige 'laster' kan effektivt lastes samtidigt under dannelsen af ​​mikrokapslerne. De dynamiske supramolekylære interaktioner tillader kontrol over kapslernes porøsitet og den tidsindstillede frigivelse af deres indhold ved hjælp af stimuli såsom lys, pH og temperatur."

Kapslerne kan også bruges som et substrat til overfladeforstærket Raman-spektroskopi (SERS), en ultra-følsom, ikke-destruktiv spektroskopisk teknik, der muliggør karakterisering og identifikation af molekyler til en bred vifte af applikationer, herunder miljøsansning, retsmedicinsk analyse og medicinsk diagnose.