Investigadores de la Universidad de Shinshu registraron con éxito un comportamiento previamente inexplicable de microesferas de hidrogel (microgeles) utilizando una herramienta recién personalizada:microscopía de fuerza atómica de alta velocidad con temperatura controlada (TC HS AFM). Esta maquina, que es el único en el mundo, fue ensamblado por el Dr. Takayuki Uchihashi de la Universidad de Nagoya para investigar las proteínas. Fue aplicado por primera vez al estudio de microgeles por el equipo del Laboratorio Daisuke Suzuki, Escuela de Graduados de Ciencia y Tecnología Textil y RISM (Iniciativa de Investigación para Supra-Materiales) de la Universidad de Shinshu. El estudio dirigido por el candidato a doctorado de primer año, Yuichiro Nishizawa, logró observar la estructura de los microgeles que había sido difícil debido a las limitaciones de los equipos anteriores.

La estructura de los microgeles se ha estudiado extensamente utilizando técnicas de dispersión e imágenes, incluida la microscopía electrónica, microscopio fluorescente, Fuerza atómica microscópica, y microscopía de superresolución. Las propiedades de respuesta térmica de las estructuras núcleo-capa se habían documentado bien utilizando tales técnicas. Utilizando TC HS AFM, pudieron observar y registrar las partículas en detalle, Dominios esféricos de escala decanano no homogéneos no termorresponsables, que había sido hipotetizado por el Dr. Kenji Urayama del Instituto de Tecnología de Kyoto.

Nishizawa afirma, "como indicó nuestra investigación, las microesferas de hidrogel tienen una estructura heterogénea en casi todos los casos. Es más, la nanoestructura heterogénea tendría un impacto en las propiedades fisicoquímicas de los microgeles hinchados por agua y conduciría a una brecha entre la teoría y el resultado. Creemos que nuestros hallazgos pueden contribuir a comprender estas brechas ".

El equipo de la Universidad de Shinshu estudió primero los microgeles sintetizados por polimerización por precipitación. Este gel tiene la estructura de núcleo-capa, así como dominios esféricos que no responden térmicamente. Utilizando técnicas de polimerización en miniemulsión inversa, Pudieron producir dos tipos más de microgeles que antes se pensaba que eran todos iguales, pero que se observó que se comportaban de manera diferente.

Los microgeles elaborados mediante polimerización en miniemulsión inversa por debajo del VPTT produjeron un gel que no tenía el dominio de no respuesta térmica, tampoco tenía la estructura clásica de núcleo-capa, era uniformemente homogéneo. Un tercer método, el uso de la polimerización en miniemulsión inversa por encima del VPTT produjo un gel no homogéneo sin estructura núcleo-capa, pero con dominios que no responden térmicamente de tamaño nanométrico a submicrónico. El equipo de Shinshu pudo demostrar que el método de producción afecta en gran medida las diferencias en la estructura y, por lo tanto, el comportamiento de los tres tipos de microgeles.

Este estudio proporciona información sobre todos los microgeles sensibles a la temperatura y quizás otros coloides sensibles a los estímulos. El conocimiento de que el método de producción tiene un fuerte efecto en la estructura ayudará a desarrollar aplicaciones del mundo real, como vidrio / cristal de microgel y otros materiales médicos. El equipo de Shinshu espera continuar con el estudio de las microesferas de hidrogel. Nishizawa dice:"por último, queremos desarrollar nuevos tipos de microesferas que mejoren el nivel de vida de las personas ".