Een nieuwe, goedkope en duurzame techniek zou de mogelijkheden voor ziekenhuizen en klinieken vergroten om therapieën met aerogels te leveren, een schuimachtig materiaal dat nu wordt aangetroffen in hightech toepassingen als isolatie voor ruimtepakken en ademende pleisters.

Met behulp van een gewone keukenvriezer, deze nieuwste vorm van aerogel is gemaakt van alle natuurlijke ingrediënten, inclusief plantaardige cellulose en algen, zegt Jowan Rostami, een onderzoeker in vezeltechnologie aan het KTH Royal Institute of Technology in Stockholm.

Rostami zegt dat de lage dichtheid en het gunstige oppervlak van de aerogel het ideaal maken voor een breed scala aan toepassingen, inclusief getimede afgifte van medicatie en wondverband.

Het voorschot werd gerapporteerd in het wetenschappelijke tijdschrift, Materialen vandaag , door onderzoekers van de afdeling Vezel- en Polymeertechnologie van KTH, het Department of Engineering Mechanics aan de KTH, het Wallenberg Wood Science Center aan de KTH, en de afdeling Solid Mechanics aan de Universiteit van Lund.

De dichtheid van de aerogel kan worden verlaagd tot 2 kg per kubieke meter, waarvan haar onderzoeksteam gelooft dat het een van de laagste geregistreerde dichtheden is voor vergelijkbare materialen, ze zegt.

"Om je een idee te geven van hoe licht dat is:de dichtheid van lucht is 1,23 kg per kubieke meter."

Om aan te tonen dat het materiaal kan worden gebruikt voor gecontroleerde afgifte van therapieën., de onderzoekers bevestigden eiwitten aan de aerogel via een zelfassemblageproces op waterbasis.

"De aerogel is ontworpen voor bio-interactiviteit, zodat het bijvoorbeeld kan worden gebruikt om wonden of andere medische problemen te behandelen, ' zegt Rostami.

Met een luchtvolume tot bijna 99,9 procent, aerogels zijn superlicht en toch duurzaam (de KTH-aerogel bestaat voor bijna 99 procent uit lucht). Ze worden sinds het midden van de 20e eeuw in een breed scala aan producten gebruikt, van huidverzorging tot verf, en tal van materialen voor de bouw.

Technische vooruitgang heeft aerogels van plantencellen mogelijk gemaakt - of cellulose-nanofibrillen - die belangstelling hebben gewekt voor milieutoepassingen zoals waterzuivering en woningisolatie. Het basisproces voor op nanocellulose gebaseerde aerogels omvat het dispergeren van nanofibrillen in water, en vervolgens het mengsel uitdrogen.

Maar de stappen onderweg zijn energie-intensief en tijdrovend, deels omdat ze vriesdrogen of kritisch drogen met CO . vereisen ₂ gas.

"In plaats daarvan gebruiken we een duurzame aanpak, " zegt Rostami. "Het is eenvoudig maar verfijnd."

De fibrillen worden in water gemengd met alginaat - een natuurlijk voorkomend polymeer in zeewier - en vervolgens wordt calciumcarbonaat toegevoegd. In de vriezer, het water verandert in ijs en comprimeert deze componenten samen, het maken van een bevroren hydrogel.

De bevroren hydrogel wordt uit de vriezer gehaald en in aceton geplaatst, die niet alleen water verwijdert en snel verdampt, maar door een beetje zuur aan de aceton toe te voegen, het lost de calciumcarbonaatdeeltjes op en geeft CO . vrij ₂ — het genereren van bellen die het materiaal poreuzer zouden kunnen maken.

Het oplossen van calciumcarbonaat biedt nog een ander voordeel:het maakt calciumionen vrij die verknopen met het alginaat en CNF's, waardoor de aerogel nat-stabiliteit en zijn vermogen om zijn vorm te herstellen na te zijn overgoten met vloeistof.

Rostami zegt dat deze kwaliteit verder bijdraagt ​​aan het nut van de aerogel in meer toepassingen, "zonder dure, tijdrovende en energieverslindende processen, giftige chemicaliën of gecompliceerde chemie."