Stel je voor dat alle kindervaccins zouden kunnen worden afgeleverd met een inhalator in plaats van injecties; of het wegvegen van tuberculosebacteriën in de longen van een patiënt met een inhalator; of een ziekenhuiskamer grondig desinfecteren met een diffuser.

Dit zijn de doelen van een onderzoeksteam onder leiding van professor James Friend van de afdeling Mechanische en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de Universiteit van Californië in San Diego. Hun inspanningen kregen onlangs een boost toen Friend een prestigieuze $ 900 ontving, 000 onderzoeksbeurs van de Keck Foundation, wiens missie het is om baanbrekende ontdekkingen in de wetenschap te ondersteunen, techniek en medisch onderzoek.

"Ons doel is om injecteerbare behandelingen inhaleerbaar te maken, Vriend zei. "Dit zou een hele reeks nieuwe behandelingen ontsluiten."

Bijvoorbeeld, in een klinische setting, krachtige ontsmettingsmiddelen zouden via diffusers in ziekenhuiskamers kunnen worden toegediend om schadelijke bacteriën te elimineren. Via inhalatoren zou een hele nieuwe klasse geneesmiddelen aan patiënten kunnen worden geleverd. Eindelijk, een hele reeks nieuwe materialen zou kunnen worden gebruikt voor 3D-printen.

Momenteel, vloeistoffen kunnen op veel verschillende manieren worden verneveld, bijvoorbeeld met mechanische middelen zoals in parfum- en eau de cologneverstuivers, of met behulp van ultrageluid. Maar al deze methoden werken niet goed met zeer stroperige vloeistoffen zoals olie of honing, of ze hebben te veel stroom nodig, of sommige van de actieve ingrediënten van de vloeistoffen afbreken. Ze hebben ook dure apparatuur nodig.

De methode die door Friend en collega's is ontwikkeld, maakt gebruik van apparaten in smartphones die akoestische golven produceren. In de telefoons, deze apparaten worden voornamelijk gebruikt om het draadloze mobiele signaal te filteren en spraak- en data-informatie te identificeren en te filteren.

In het labortorium, Friend en zijn team gebruikten de apparaten om geluidsgolven te genereren met extreem hoge frequenties - variërend van 100 miljoen tot 10 miljard Hertz - om vloeibare capillaire golven te creëren, die op hun beurt druppeltjes uitstoten, mist genereren. Dit proces wordt verneveling genoemd. De doorbraken van de onderzoekers zijn gebaseerd op het vermogen om vloeistoffen te verstuiven die eerder als te stroperig werden beschouwd voor het proces.

De nieuwe methode belooft de kosten voor het ontwikkelen van inhalatiemedicijnen drastisch te verlagen door gebruik te maken van goedkope smartphonecomponenten. Momenteel, de kosten voor het ontwikkelen van inhalatiemedicijnen bedragen $ 300 miljoen over een periode van drie jaar.

Onderzoekers hebben de verstuivingsmethode met succes getest op een krachtig desinfectiemiddel, Triethyleenglycol, of TEG, die nooit eerder op zichzelf was verneveld (het wordt meestal opgelost in water).

Niemand had eerder waargenomen hoe vloeistoffen zich gedroegen als ze werden blootgesteld aan zulke hoge geluidsfrequenties. Wetenschappers onder leiding van Friend ontdekten dat de vergelijkingen die werden gebruikt om golfopwekking in vloeistoffen te voorspellen niet werkten voor hun experimenten - in feite, ze zijn er een aantal ordes van grootte naast. Sommige van die wiskunde dateert van meer dan 150 jaar, op experimenten van de Britse natuurkundige en scheikundige Michael Faraday.

De Keck-beurs stelt onderzoekers in staat om de allernieuwste technologieën te verwerven, evenals het personeel dat ze nodig hebben om de juiste wiskunde te vinden om verneveling bij zulke hoge frequenties te beschrijven en te voorspellen. Hierdoor kunnen onderzoekers hun nieuwe methode toepassen op een breder scala aan materialen, ontsluiten van nieuwe toepassingen.