Lo que un estudiante de la Universidad de Florida Central pensó que era un experimento fallido ha llevado a un descubrimiento fortuito aclamado por algunos científicos como un potencial cambio de juego para la producción masiva de nanopartículas.

Soroush Shabahang, un estudiante de posgrado en CREOL (The College of Optics &Photonics), hizo el hallazgo que, en última instancia, podría cambiar la forma en que se producen y administran los productos farmacéuticos.

El descubrimiento se basó en el uso de calor para romper durante mucho tiempo, fibras delgadas en diminutas, semillas de tamaño proporcional, que tienen la capacidad de contener múltiples tipos de materiales bloqueados en su lugar. La obra, publicado en la edición del 18 de julio de Naturaleza , abre la puerta a un mundo de aplicaciones.

Craig Arnold, profesor asociado de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en la Universidad de Princeton y experto en interacciones de materiales láser que no trabajó en el proyecto, dijo que nadie más en el campo ha podido lograr esa hazaña.

Con un nuevo método no químico para crear partículas idénticas de cualquier tamaño en grandes cantidades, "las posibles aplicaciones dependen de su imaginación, "Dijo Arnold.

La perspectiva más inmediata es la creación de partículas capaces de administrar fármacos que podrían, por ejemplo, Combina diferentes agentes para combatir un tumor. O podría combinar un componente de liberación prolongada con medicamentos que solo se activarán una vez que alcancen su objetivo:las células infectadas.

"Con este enfoque, puede hacer una estructura muy sofisticada sin más esfuerzo que crear las estructuras más simples, "dijo Ayman Abouraddy, profesor asistente en CREOL y mentor y asesor de Shabahang. Abouraddy ha pasado su carrera, primero en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y ahora en UCF, estudiando la fabricación de fibras multimateriales.

La técnica se basa en el calor para romper las fibras fundidas en gotitas esféricas. Imagínese agua goteando de un grifo. Las fibras de vidrio son quizás más conocidas como los cables cilíndricos que transmiten información digital a largas distancias. Por año, Los científicos han estado buscando formas de mejorar la pureza de las fibras de vidrio para permitir una Transmisión de ondas de luz sin interrupciones.

Shabahang y su compañero de estudios de posgrado Joshua Kaufman estaban trabajando en un proyecto de este tipo, calentar y estirar la fibra de vidrio en una máquina cónica casera. Shabahang notó que en lugar del resultado deseado de hacer el centro del cable más delgado, el material en realidad se rompió en múltiples esferas en miniatura.

"Fue una especie de fracaso para mí, "Dijo Shabahang.

Sin embargo, cuando Abouraddy escuchó lo que había sucedido, supo de inmediato que este "error" era un gran avance.

Mientras estaba en el MIT, Abouraddy y su mentor, Yoel Fink, profesor de ciencia de los materiales y actual director del Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT, dijo que un teórico les dijo que la fibra óptica fundida debería alinearse con un proceso conocido como inestabilidad de Rayleigh, lo que explica qué hace que una corriente de líquido que cae se rompa en gotitas.

En el momento, el grupo MIT se centró en la producción de fibras que contienen múltiples materiales. El equipo produjo fibras calentando un modelo a escala llamado "preforma" y estirándolo de la misma manera que se hace el caramelo. El proceso se conoce como estirado térmico.

El experimento de Shabahang muestra que al calentar y luego enfriar fibras multimateriales, lo teórico se hizo realidad. Se producen partículas uniformes que parecen gotas. Es más, Shabahang demostró que una vez que se forman las esferas, Se pueden agregar materiales adicionales y bloquearlos en su lugar, como bloques de construcción LEGO, dando como resultado partículas con estructuras internas sofisticadas.

Especialmente significativa es la creación de partículas de "pelota de playa" que constan de dos materiales diferentes fusionados de forma alterna, similar a las rayas de una pelota de playa.

Kaufman, Shabahang y Abouraddy contribuyeron a la Naturaleza artículo además de Guangming Tao de CREOL, UCF; Esmaeil-Hooman Banaei del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, UCF; Daosheng S. Deng, Departamento de Ingeniería Química, MIT; Xiangdong Liang, Departamento de Matemáticas, MIT; Steven G. Johnson, Departamento de Matemáticas, MIT; y Yoel Fink del MIT.