Principio de formación de partículas inducidas por la luz. a Bajo irradiación, un monómero AA forma un intermedio reactivo, que reacciona con un monómero BB en una polimerización de crecimiento escalonado de Diels-Alder. b A medida que crecen las cadenas poliméricas lineales, se precipitan de la solución para formar partículas. Crédito:Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-32429-3
Los investigadores de QUT que realizaron su experimento en un patio trasero de Brisbane encontraron una metodología sin precedentes para la producción de microesferas.
Su investigación, publicada en la revista Nature Communications , es el resultado de una serie de factores, incluido el bloqueo de COVID que afectó el acceso al laboratorio, la decisión de investigar un producto de desecho y más de una década de investigación de vanguardia sobre el poder de la luz para crear moléculas.
Las microesferas de polímero, esferas que son 1000 veces más pequeñas que 1 mm, se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluida la administración de fármacos, productos farmacéuticos, cosméticos y pinturas. Un ejemplo de su uso diario es que las microesferas permiten la visualización ahora icónica de una o dos rayas en las pruebas de embarazo o las pruebas rápidas de antígenos para infecciones por SARS-CoV-2.
Las microesferas generalmente se producen en un proceso en el que se calientan los productos químicos, lo que requiere cantidades sustanciales de energía y puede causar problemas de sobrealimentación y reacciones descontroladas.
Los investigadores, la Dra. Laura Delafresnaye, el Dr. Florian Feist, el Dr. Jordan Hooker y el profesor Christopher Barner-Kowollik, miembro de ARC Laureate, del Centro de Ciencia de Materiales de QUT, comenzaron con un momento de curiosidad.
El Dr. Feist estaba realizando una síntesis química inducida por la luz y decidió analizar un subproducto aparentemente sin importancia con un microscopio electrónico, que se utiliza para obtener imágenes de alta resolución de objetos microscópicos. Sorprendentemente, encontró microesferas.
Basándose en el extenso trabajo del profesor Barner-Kowollik sobre fotoquímica, el equipo se dio cuenta de que los bloques de construcción fotoactivos en el experimento podían formar microesferas con una configuración muy simple, no muy diferente a algo que un estudiante de secundaria podría hacer para una feria de ciencias.
Normalmente, cuando los investigadores del Grupo de Materiales de Materia Blanda usan la luz como desencadenante de reacciones químicas, usan un láser o LED para iniciar y detener una reacción.
Con el cierre de COVID, los científicos del Grupo de materiales de materia blanda de QUT, como el resto del mundo, cambiaron a trabajar desde casa, lo que significó un tiempo limitado en los laboratorios de investigación de la universidad.
Donde sea seguro y factible, los científicos buscaron formas de llevar su trabajo a casa con ellos.
Esta situación inspiró a los investigadores a continuar con su experimento utilizando la luz solar y la Dra. Delafresnaye instaló el experimento en su mesa de barbacoa al aire libre y lo dejó en lo que el trabajo de investigación llama "sol australiano" durante cuatro horas.
"Además de emplear condiciones suaves a temperatura ambiente, no necesitamos aditivos, tensioactivos ni productos químicos no deseados que eventualmente estarán presentes como contaminantes en el material final", dijo el Dr. Delafresnaye.
El profesor Barner-Kowollik dijo que la historia del descubrimiento por casualidad se basó en el trabajo duro.
"Es casualidad. A menudo, cuando estás haciendo muchas cosas relevantes, descubres algo significativo", dijo la profesora Barner-Kowollik.
"Tienes que darle a la ciencia el espacio para evolucionar".
"Probablemente haya 10 años de comprensión de las reacciones fotoquímicas que nos han llevado a este punto".
"Esta es una clase de moléculas con las que comenzamos a trabajar en 2012 y, desde entonces, el trabajo ha evolucionado y se ha vuelto cada vez más sofisticado".
El profesor Barner-Kowollik dijo que la investigación allanó el camino para la producción de microesferas usando la energía del sol.
"A menudo considerado dañino, nuestro sol es un recurso poderoso y gratuito. Australia es uno de los países más soleados del mundo", dijo el profesor Barner-Kowollik.
"La atractiva perspectiva de producir una clase de material clave mediante el uso inteligente de un recurso natural e ilimitado puede contribuir de manera crítica a una economía sostenible avanzada".
Dada la facilidad y sencillez de producir microesferas con luz solar, QUT ha patentado la tecnología. La intersección de haces de luz es clave en el potencial transformador de las impresoras 3D
