In een grote doorbraak hebben bio-ingenieurs van de Universiteit van Californië, San Diego ontdekt hoe deeltjes zichzelf assembleren tot complexe structuren in stromende vloeistoffen. Deze ontdekking heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen op gebieden als microfluïdica, weefselmanipulatie en medicijnafgifte.

Het onderzoeksteam, onder leiding van professor Juan de Pablo, concentreerde zich op het begrijpen van het gedrag van colloïdale deeltjes, dit zijn deeltjes die in grootte variëren van nanometers tot micrometers. Wanneer deze deeltjes in een vloeistof worden gesuspendeerd en aan stroming worden onderworpen, assembleren ze zichzelf vaak tot ingewikkelde patronen en structuren.

Met behulp van een combinatie van theoretische modellen en experimentele observaties ontdekten de bio-ingenieurs dat het zelfassemblageproces wordt aangedreven door een evenwicht tussen hydrodynamische krachten en interacties tussen deeltjes. Deze krachten werken samen om de deeltjes naar specifieke configuraties te leiden, wat resulteert in de vorming van verschillende structuren, zoals ketens, clusters en kristallen.

Een van de belangrijkste bevindingen van het onderzoek is dat het zelfassemblageproces zeer goed af te stemmen is. Door factoren als deeltjesgrootte, vorm, oppervlakte-eigenschappen en stromingsomstandigheden te beheersen, kunnen onderzoekers nauwkeurig de gewenste structuren ontwerpen. Dit niveau van controle opent opwindende mogelijkheden voor een breed scala aan toepassingen.

In de microfluïdica zou het vermogen om deeltjes zelf in specifieke architecturen te assembleren bijvoorbeeld de ontwikkeling mogelijk kunnen maken van efficiëntere en preciezere microfluïdische apparaten voor taken zoals celsortering, screening van geneesmiddelen en chemische synthese.

Bij weefselmanipulatie zou zelfassemblage kunnen worden gebruikt om steigers en sjablonen te creëren die de groei en organisatie van cellen begeleiden, wat leidt tot de ontwikkeling van functionele weefsels en organen.

Bij de toediening van medicijnen zouden zelf-assemblerende deeltjessystemen kunnen fungeren als gerichte medicijndragers, waarbij therapeutische middelen rechtstreeks aan specifieke cellen of weefsels worden afgeleverd, waardoor de werkzaamheid van medicijnen wordt verbeterd en bijwerkingen worden verminderd.

De ontdekking van hoe deeltjes zichzelf assembleren in stromende vloeistoffen vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang op het gebied van bio-engineering. Door gebruik te maken van de zelforganiserende principes van de natuur kunnen onderzoekers nu met ongekende precisie complexe structuren ontwerpen en creëren, waardoor nieuwe wegen voor innovatie in meerdere disciplines worden ontsloten.