QUT-onderzoekers die hun experiment uitvoerden in een achtertuin in Brisbane, hebben een ongekende methode gevonden voor de productie van microsferen.

Hun onderzoek, gerapporteerd in het tijdschrift Nature Communications , is het resultaat van een reeks factoren, waaronder de COVID-lockdown die van invloed was op de toegang tot laboratoria, een beslissing om een ​​afvalproduct te onderzoeken en meer dan tien jaar baanbrekend onderzoek naar de kracht van licht om moleculen te maken.

Polymeermicrosferen - bolletjes die 1000 keer kleiner zijn dan 1 mm - worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder medicijnafgifte, farmaceutische producten, cosmetica en verven. Een voorbeeld van hun dagelijks gebruik is dat microsferen de nu iconische weergave van de een of twee strepen mogelijk maken op zwangerschapstests of snelle antigeentests voor SARS-CoV-2-infecties.

Microsferen worden meestal geproduceerd in een proces waarbij chemicaliën worden verwarmd, wat aanzienlijke hoeveelheden energie vereist en problemen met te veel eten en ongecontroleerde reacties kan veroorzaken.

De onderzoekers Dr. Laura Delafresnaye, Dr. Florian Feist, Dr. Jordan Hooker en ARC Laureate Fellow Professor Christopher Barner-Kowollik van QUT's Centre for Materials Science, begonnen met een moment van nieuwsgierigheid.

Dr. Feist voerde een chemische synthese uit die werd geïnduceerd door licht en besloot een schijnbaar onbelangrijk bijproduct te analyseren met een elektronenmicroscoop, die wordt gebruikt om afbeeldingen met hoge resolutie van microscopische objecten te verkrijgen. Verrassend genoeg vond hij microsferen.

Op basis van het uitgebreide werk van professor Barner-Kowollik op het gebied van fotochemie, realiseerde het team zich dat de fotoactieve bouwstenen in het experiment in staat waren microsferen te vormen met een zeer eenvoudige opzet, niet anders dan wat een middelbare scholier zou kunnen doen voor een wetenschapsbeurs.

Wanneer onderzoekers van de Soft Matter Materials Group licht gebruiken als trigger bij chemische reacties, gebruiken ze normaal gesproken een laser of LED om een ​​reactie te starten en te stoppen.

Met de COVID-sluiting schakelden de wetenschappers van QUT's Soft Matter Materials Group, net als de rest van de wereld, over op thuiswerken, wat beperkte tijd in de universitaire onderzoekslaboratoria betekende.

Waar veilig en praktisch uitvoerbaar, zochten de wetenschappers naar manieren om hun werk mee naar huis te nemen.

Deze situatie inspireerde de onderzoekers om hun experiment voort te zetten met behulp van zonlicht en Dr. Delafresnaye installeerde het experiment op haar barbecuetafel en liet het vier uur in wat de onderzoekspaper "Australische zonneschijn" noemt.

"Naast het gebruik van milde omstandigheden bij omgevingstemperatuur, hebben we geen additieven, oppervlakteactieve stoffen of ongewenste chemicaliën nodig die uiteindelijk als verontreinigingen in het uiteindelijke materiaal aanwezig zullen zijn," zei Dr. Delafresnaye.

Professor Barner-Kowollik zei dat het verhaal van een toevallige ontdekking was gebaseerd op hard werken.

"Het is serendipiteit. Vaak ontdek je, als je veel relevante dingen doet, iets belangrijks," zei professor Barner-Kowollik.

"Je moet de wetenschap de ruimte geven om te evolueren."

"Er is waarschijnlijk 10 jaar begrip van fotochemische reacties die ons op dit punt hebben gebracht."

"Dit is een klasse moleculen waarmee we in 2012 zijn begonnen te werken, en vanaf dat moment is het werk geëvolueerd en steeds geavanceerder geworden."

Professor Barner-Kowollik zei dat het onderzoek de weg vrijmaakte voor de productie van microsferen met behulp van de kracht van de zon.

"Onze zon wordt vaak als schadelijk beschouwd en is een krachtige en gratis hulpbron. Australië is een van de zonnigste landen ter wereld", zegt professor Barner-Kowollik.

"Het verleidelijke vooruitzicht om een ​​belangrijke materiaalklasse te produceren door slim gebruik te maken van een natuurlijke en onbeperkte hulpbron kan een cruciale bijdrage leveren aan een geavanceerde duurzame economie."

Gezien het gemak en de eenvoud van het produceren van microsferen met zonlicht, heeft QUT de technologie gepatenteerd. + Verder verkennen

Kruisende lichtstralen sleutel in transformatieve 3D-printerpotentieel