Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om microcapsules te maken, dat zijn kleine druppeltjes omgeven door een stevige schaal. De techniek kan worden gebruikt om microcapsules te maken die reageren op veranderingen in pH, die nuttig zijn voor toepassingen zoals corrosiewerende coatings.

De studie "Fabrication of pH-responsive monodisperse microcapsules using interfacial tension of immiscible phases" werd gepubliceerd in het tijdschrift Zachte materie .

"Er zijn een aantal manieren die zijn gebruikt om microcapsules te maken, " zei Nancy Sottos, een Maybelle Leland Swanlund-leerstoel en hoofd van de afdeling Materials Science and Engineering aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. "Echter, die methoden zijn vervelend, traag, en ze verstoppen de apparaten. Aanvullend, de capsules zijn niet even groot."

De nieuwe techniek, ontwikkeld door leden van de Autonomous Materials Systems Group van het Beckman Institute for Advanced Science and Technology, omvat het gebruik van emulsiesjablonen om de microcapsules te maken. "Het is alsof je een saladedressing maakt. Je mengt langzaam de olie met het water. Hoe sneller je mengt, hoe kleiner de druppeltjes. Dan vorm je een schelpenwand rond de emulsiedruppels." zei Sottos, wie is de leider van de AMS Groep.

De onderzoekers gebruikten een naald met daarin capillaire buisjes. De vloeibare kern van de microcapsule komt binnen via een centrale buis en het schaalmateriaal komt door een buitenste buis. De naald trilt gelijkmatig over het wateroppervlak. Wanneer de naald het oppervlak kruist, de druppeltjes komen los van de capillaire buisjes, het vormen van emulsiedruppeltjes van uniforme grootte voor microcapsules.

"Deze techniek geeft je controle over de schaaldikte, het kernvolume, en de totale grootte van de capsule, " zei Dhawal Thakare, een afgestudeerde student in de AMS Group. "Onze techniek is eenvoudig en kan heel gemakkelijk in een laboratoriumomgeving worden geassembleerd."

Met behulp van deze techniek, de onderzoekers hebben pH-responsieve capsules gemaakt die open kunnen breken bij een pH-verandering in de omgeving. "Drugafgifte gebruikt vaak pH-veranderingen om de inhoud van de capsule vrij te maken. We waren geïnteresseerd in het gebruik ervan om anticorrosieve middelen in te kapselen, " zei Sottos. "Als de pH verandert, de microcapsules gaan open en geven de corrosiewerende middelen vrij."

"Hoewel de techniek je precieze controle geeft over de microcapsules, het is moeilijk om capsules te maken die erg klein zijn. Een ander nadeel is dat je via haarvaten vloeistoffen inbrengt. Naarmate de viscositeit van de vloeistof toeneemt, de druk neemt toe, en er zijn grotere kansen om geen onbelemmerde stroom te bereiken, ' zei Thakare.

De onderzoekers willen het scala aan materialen dat ze kunnen inkapselen uitbreiden en de techniek verbeteren zodat ze kleinere microcapsules kunnen maken.