Под руководством профессора химии Кеннета Суслика исследователи опубликовали свои результаты в журнале Advanced Science.Микросферы, крошечные сферы размером с эритроцит, показали себя многообещающими в качестве агентов для адресной доставки лекарств в ткани, в качестве контрастных агентов для медицинской визуализации и в промышленных применениях. Одним из основных претендентов на роль материала микросфер является силикон, эластичный пластик, который можно найти во всем, от герметика для ванн до кухонной посуды и медицинских имплантатов, но метод превращения силикона в микросферы ускользнул от ученых.
Силикон обязан своей универсальностью благодаря уникальному сочетанию свойств: он биосовместим, термостойкий, химически устойчивый, водостойкий и экологически безвредный. Тем не менее, некоторые из этих качеств разочаровали исследователей, пытающихся создать силиконовые микросферы.
Традиционный метод создания микросфер, заключающийся в суспендировании крошечных капелек материала в другой жидкости, не работает с силиконом.«Для силикона очень сложно создать стабильную эмульсию из мелких капель», — сказал Суслик. «Даже если будет получена стабильная эмульсия, вы столкнетесь с еще большими проблемами, когда она нагреется, что необходимо для полимеризации в твердые сферы. При нагревании маленькие капли исходного силикона будут сливаться с другими каплями и производить только более крупные сферы».Команда из Иллинойса использует метод, называемый пиролизом ультразвукового распыления, в котором используется технология, используемая в бытовых увлажнителях, для создания тумана из ультратонких капель.
Группа Суслика впервые применила эту технику для различных материалов и объединилась с профессором химии Кэтрин Мерфи, чтобы решить проблему силикона. Исследователи отправляют туман, содержащий все ингредиенты силикона, через нагретую трубку, которая превращает туман в крошечные сферы силикона.
Поскольку все капли внутри тумана разделены, они не слипаются, как в эмульсии, поэтому получаемые микросферы примерно в 100 раз меньше, чем все ранее сообщалось.Исследователи создали силиконовые микросферы с различными свойствами для различных применений, включая цветные, флуоресцентные и магнитные сферы. Поскольку сферы биоинертны — они не вступают в реакцию с химическими веществами в организме — и исследователи считают, что они будут отличными сосудами для фармацевтических препаратов с пролонгированным высвобождением.
Они также изучают возможности применения твердых, полых и магнитных микросфер.«Применение силиконовых микросфер до настоящего времени было почти полностью спекулятивным просто потому, что никто не смог их сделать», — сказала Жаклин Ранкин, ведущий аспирант этого проекта. «С помощью этого нового метода силиконовые микросферы можно легко и легко синтезировать, облегчая исследование технологий, о которых только размышляли, и создание новых технологий и новой науки в ряде научных дисциплин».
Соавторами статьи были аспиранты Нитин Нилакантан, Элисса Грзинчич и Кимберли Лундберг. Работа была поддержана Национальным научным фондом, Национальными институтами здравоохранения, стипендией Джеймса Р. Бека и Фондом Роберта К. и Кэролайн Дж.
Спрингборн.