Forskeren undersøger kapselelasticitet

Carnegie Mellon Universitets Maskinteknik og Kemiteknik Professor Shelley Anna modtog for nylig et National Science Foundation -tilskud til et projekt, der skal undersøge måder at optimere kapsler, flydende dråber eller bobler i mikrometerstørrelse dækket af en elastisk skal af partikler i nanometerstørrelse, til en bred vifte af terapeutiske og kommercielle anvendelser.

Kapsler er kendt for deres unikke mekaniske egenskaber. De kan kontrollere frigivelsen af ​​bestemte stoffer, gør dem særligt nyttige i en række forskellige produkter, såsom formuleringer til levering af lægemidler, spildevandsrensning, kosmetik, maling og blæk.

Dråben har en stærk stiv skal, består af molekyler og nanopartikler, som adsorberes på deres ydre overflade. Projektet, med titlen "Syntese og dynamik i elastiske kapsler med kontrolleret grænsefladeelasticitet, "vil undersøge, hvordan disse nanopartikler bevæger sig rundt, interagere med hinanden og muligvis aggregere på overfladen af ​​kapslen. Ved at studere disse nanopartiklers adfærd, Anna vil undersøge, hvordan disse ændringer påvirker kapselens elasticitet, og om kapslen kan bevare sin form.

"Et mål med vores projekt er at se på forbindelsen mellem overfladeegenskaberne og arrangementet af nanopartikler på kapseloverfladen, såvel som med kapslens elasticitet og deformerbarhed som helhed, "siger Anna." Ved at forstå dette, vi kan undersøge, hvordan vi gør de stærkeste, den mest stabile kapselform. "

For at undersøge elasticiteten af ​​kapsler, Anna vil bruge en enhed udviklet i hendes laboratorium kaldet et mikrotensiometer. Instrumentet tillader gruppen at måle kapslens grænsefladespænding og grænsefladeelasticitet og korrelere det med, hvordan nanopartiklerne har samlet sig på kapselens overflade.

Fordi kapsler bruges i mange forskellige typer produkter, resultaterne af dette projekt vil gøre det muligt for forskere og ingeniører på en række områder at optimere kapselformuleringer i deres arbejde. "Gennem dette projekt håber vi at skabe en teknologi, der derefter kan bruges i nogle vidtrækkende applikationer, «siger Anna.

Som en meget samarbejdsvillig og tværfaglig gruppe, Anna og hendes team planlægger at maksimere anvendelserne af dette projekt ved at dele deres resultater på innovative måder. Gruppen vil holde deres industrielle samarbejdspartnere opdaterede om resultaterne gennem regelmæssige workshops og korte kurser hos Carnegie Mellon. Anna planlægger også at bruge resultaterne af projektet til at udvikle uddannelsesmoduler til K-12, bachelor- og kandidatstuderende.