El profesor asistente de MIE Sushant Anand y sus asociados de investigación han logrado múltiples avances con su trabajo en mezclas de aceite y agua o "emulsiones". Ahora, Los investigadores han llevado su investigación a un nuevo nivel mediante la creación de nanoemulsiones ultrapequeñas (tamaños de 100 a 400 nm) formadas por el autoensamblaje de nanopartículas alrededor de gotitas.

La forma tradicional de hacer nanoemulsiones tiene varios pasos, pero Anand y su equipo han desarrollado una técnica de un solo paso para crear nanoemulsiones que es más rápida, más eficiente energéticamente, y más pequeño. Los resultados de la investigación fueron publicados recientemente en ACS Materiales e interfaces aplicados revista bajo el título Sintetizar nanoemulsiones de Pickering por condensación de vapor .

"La nanotecnología tiene un papel muy importante que desempeñar en el tratamiento de muchos problemas en la actualidad. Tomemos como ejemplo las emulsiones de aceite y agua. Pasar a 'nano' con el tamaño de las gotas puede marcar una gran diferencia en la vida útil de muchos productos basados ​​en emulsión, como los cosméticos, productos alimenticios, entrega de medicamentos, y muchas industrias multimillonarias. Por lo general, se utilizan moléculas de tensioactivo para evitar que las gotas se junten. Pero estas moléculas pueden tener efectos adversos en muchos casos. Entonces, Existe un interés creciente en la fabricación de emulsiones estabilizadas con nanopartículas sin tensioactivos. "dijo Anand.

El desafío al que se enfrentó el equipo fue hacer emulsiones de nanogotas, que se denominan emulsiones de Pickering. "Hacer este tipo de emulsiones con gotitas en nanoescalas ha sido un gran desafío durante muchas décadas, "observó Anand.

En un trabajo anterior publicado en Comunicaciones de la naturaleza , Anand y sus colaboradores en el MIT demostraron previamente que podían crear nanoemulsiones donde las gotas eran estabilizadas por tensioactivos. Anand y sus estudiantes se preguntaron si la nueva técnica podría usarse para fabricar nanoemulsiones de Pickering, así que continuaron para averiguarlo.

"Las emulsiones se pueden hacer de muchas formas diferentes, pero, lamentablemente, lo que funciona con los tensioactivos no necesariamente funciona con nanopartículas. Así que no había ninguna garantía de que tuviéramos éxito. "agregó Dong Jin Kang, un postdoctorado que trabaja bajo la dirección de Anand. "Pero resulta que la nueva técnica logró cumplir su objetivo".

El proceso implica tomar aceite y enfriarlo por debajo del punto de rocío para que el agua se condense en el aceite y si el aceite tiene las propiedades adecuadas y si tiene suficiente concentración de nanopartículas, luego, las gotas de agua se autodispersarán dentro del aceite y las nanopartículas se autoensamblarán alrededor de ellas para formar nanoemulsiones.

"Lo que hemos demostrado con nuestro trabajo es que hemos hecho una de las nanoemulsiones más pequeñas con nanopartículas. Lo que hace que todo sea emocionante es que para hacer esas emulsiones de forma tradicional, tuvieron que pasar por varios pasos. Y requieren una concentración de partículas muy alta para producir pequeñas nanoemulsiones. Pero podemos hacer las emulsiones en un par de minutos y hacerlas muy pequeñas:10 veces menos concentración que lo que las personas anteriores han intentado hacer. "dijo Anand, quien es el director del laboratorio del Grupo de Investigación Anand en la UIC. "Nuestra técnica es muy escalable y potencialmente se puede utilizar a nivel industrial. Hemos demostrado que es muy eficiente energéticamente en comparación con las técnicas actuales de elaboración de emulsiones, y también pudimos proporcionar un marco sobre los diferentes factores que controlan el tamaño de las emulsiones ".

"Esta técnica abre nuevas puertas de enlace y oportunidades, desde la fabricación de membranas hasta aplicaciones de administración de fármacos, "dijo Hassan Bararnia, estudiante de doctorado que trabaja con Anand.

"Podemos aplicar estas emulsiones en otros campos y puede tener un impacto en muchas industrias; las posibilidades son inmensas. En este momento hemos utilizado nanopartículas de sílice simples, pero podemos usar diferentes tipos de nanopartículas, como nanopartículas de núcleo-capa orgánicas / inorgánicas, "añadió Kang.

Anand está de acuerdo, pero tenía esto que decir, "Las posibilidades están ahí, pero también lo son los desafíos y ahí es donde radica toda la emoción:¡en superarlos! "

En un trabajo relacionado que ha aparecido recientemente en la revista Nanoescala , noble Síntesis de nanopartículas a través de precursores de vapor burbujeante en líquidos a granel , Kang y Anand han desarrollado una nueva forma de fabricar nanopartículas simples y complejas.

"El beneficio clave de nuestra técnica es que podemos hacer partículas complejas de propiedades uniformes, en ausencia de reacciones secundarias y sintonice muy bien el grosor de la capa alrededor de las nanopartículas, "dijo Anand.

El trabajo de Anand y su equipo está atrayendo la atención de sus pares en la comunidad científica de todo el mundo.

"El artículo del Dr. Anand y sus colaboradores sobre nanoemulsiones estabilizadas por partículas coloidales es muy novedoso y oportuno, "dijo el Dr. Bernard Binks, profesor de Química Física en la Universidad de Hull en el Reino Unido, y un experto de renombre mundial en el tema de las emulsiones Pickering. "Los métodos de trituración para romper las gotas en gotas submicrónicas han demostrado ser muy desafiantes. Este trabajo comienza a partir del vapor de agua molecular y hace crecer las gotas a tamaños definidos establecidos en parte por la concentración de partículas. Será de gran interés para los científicos e investigadores de coloides en la industria , también."