Shelley Anna, profesora de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Química de la Universidad Carnegie Mellon, recibió recientemente una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias para un proyecto que explorará formas de optimizar cápsulas, Gotas o burbujas de líquido del tamaño de un micrómetro cubiertas por una capa elástica de partículas de tamaño nanométrico, para una amplia gama de aplicaciones terapéuticas y comerciales.

Las cápsulas son conocidas por sus propiedades mecánicas únicas. Pueden controlar la liberación de sustancias específicas, haciéndolos particularmente útiles en una variedad de productos tales como formulaciones de administración de fármacos, tratamiento de aguas residuales, productos cosméticos, pinturas y tintas.

La gota tiene una cáscara rígida fuerte, compuesto por moléculas y nanopartículas que se adsorben en su superficie exterior. El proyecto, titulado "Síntesis y dinámica de cápsulas elásticas con elasticidad interfacial controlada, "explorará cómo se mueven estas nanopartículas, interactúan entre sí y posiblemente se agregan a la superficie de la cápsula. Al estudiar el comportamiento de estas nanopartículas, Anna investigará cómo estos cambios afectan la elasticidad de la cápsula y si la cápsula puede conservar su forma.

"Un objetivo de nuestro proyecto es observar la conexión de las propiedades de la superficie con la disposición de las nanopartículas en la superficie de la cápsula, así como con la elasticidad y deformabilidad de la cápsula en su conjunto, "dice Anna". Al comprender esto, podemos explorar cómo hacer al más fuerte, tipo de cápsula más estable ".

Para estudiar la elasticidad de las cápsulas, Anna usará un dispositivo desarrollado en su laboratorio llamado microtensiómetro. El instrumento permite al grupo medir la tensión interfacial y la elasticidad interfacial de la cápsula y correlacionarla con la forma en que las nanopartículas se han acumulado en la superficie de la cápsula.

Dado que las cápsulas se utilizan en muchos tipos diferentes de productos, Los resultados de este proyecto permitirán a los científicos e ingenieros de varios campos optimizar las formulaciones de cápsulas en su trabajo. "A través de este proyecto, esperamos crear una tecnología que luego pueda usarse en algunas aplicaciones de gran alcance, "dice Anna.

Como grupo altamente colaborativo e interdisciplinario, Anna y su equipo planean maximizar las aplicaciones de este proyecto compartiendo sus resultados de formas innovadoras. El grupo mantendrá a sus colaboradores industriales actualizados sobre los resultados a través de talleres regulares y cursos cortos en Carnegie Mellon. Anna también planea utilizar los resultados del proyecto para desarrollar módulos educativos para K-12, estudiantes de pregrado y posgrado.