Nanopartículas:partículas diminutas 100, 000 veces más pequeño que el ancho de un mechón de cabello, se puede encontrar en todo, desde formulaciones de administración de medicamentos hasta controles de contaminación en automóviles y televisores de alta definición. Con propiedades especiales derivadas de su diminuto tamaño y consecuentemente mayor superficie, son fundamentales para la industria y la investigación científica.

También son costosos y difíciles de hacer.

Ahora, Los investigadores de la USC han creado una nueva forma de fabricar nanopartículas que transformará el proceso de un proceso meticuloso, trabajo pesado lote por lote en una gran escala, línea de montaje automatizada.

El método, desarrollado por un equipo dirigido por Noah Malmstadt de la Escuela de Ingeniería de USC Viterbi y Richard Brutchey de la Facultad de Letras de USC Dornsife, Artes y Ciencias, fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 23 de febrero.

Considerar, por ejemplo, nanopartículas de oro. Se ha demostrado que pueden penetrar fácilmente las membranas celulares sin causar ningún daño, una hazaña inusual. dado que la mayoría de las penetraciones de objetos extraños en las membranas celulares pueden dañar o matar la célula. Su capacidad para deslizarse a través de la membrana celular hace que las nanopartículas de oro sean dispositivos ideales para administrar medicamentos a las células sanas. o dosis fatales de radiación a las células cancerosas.

Sin embargo, un solo miligramo de nanopartículas de oro cuesta actualmente alrededor de $ 80 (dependiendo del tamaño de las nanopartículas). Eso coloca el precio de las nanopartículas de oro en $ 80, 000 por gramo - mientras que un gramo de puro, el oro crudo cuesta alrededor de $ 50.

"No es el oro lo que lo encarece, ", Dijo Malmstadt." Podemos hacerlos, pero no es como si pudiéramos hacer barato un bidón de 50 galones lleno de ellos ".

Ahora, El proceso de fabricación de una nanopartícula generalmente involucra a un técnico en un laboratorio de química que mezcla un lote de productos químicos a mano en matraces y vasos de laboratorio tradicionales.

En cambio, la nueva técnica de Brutchey y Malmstadt se basa en microfluidos, una tecnología que manipula pequeñas gotas de fluido en canales estrechos.

"Para llegar a gran escala, tenemos que ir pequeños "Dijo Brutchey. Realmente pequeño.

El equipo imprimió en 3D tubos de unos 250 micrómetros de diámetro, que creen que son los más pequeños. tubos impresos en 3D completamente cerrados en cualquier lugar. Para referencia, su mota de polvo de tamaño medio tiene 50 micrómetros de ancho.

Luego construyeron una red paralela de cuatro de estos tubos, lado a lado, y pasó una combinación de dos fluidos que no se mezclan (como aceite y agua) a través de ellos. Mientras los dos fluidos luchaban por salir por las aberturas, exprimieron pequeñas gotas. Cada una de estas gotitas actuó como un reactor químico a microescala en el que se mezclaron materiales y se generaron nanopartículas. Cada tubo de microfluidos puede crear millones de gotitas idénticas que realizan la misma reacción.

Este tipo de sistema se ha imaginado en el pasado, pero no se ha podido ampliar porque la estructura paralela significaba que si un tubo se atascaba, Causaría un efecto dominó al cambiar las presiones a lo largo de sus vecinos, destruyendo todo el sistema. Piense en ello como perder una sola luz navideña en una de las hebras de estilo antiguo:perder una, y los pierdes a todos.

Brutchey y Malmstadt evitaron este problema alterando la geometría de los propios tubos, dar forma a la unión entre los tubos de modo que las partículas tengan un tamaño uniforme y el sistema sea inmune a los cambios de presión.

Malmstadt y Brutchy colaboraron con Malancha Gupta de USC Viterbi y los estudiantes graduados de USC Carson Riche y Emily Roberts.