Een team van natuurkundigen heeft een methode ontwikkeld om vloeistoffen te genereren en zelf te organiseren in goed gedefinieerde patronen, een doorbraak die potentiële nieuwe wegen biedt voor de ontwikkeling van meer geavanceerde farmaceutische en andere consumentenproducten.

De procedure, beschreven in het laatste nummer van het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences , draait om het maken van druppels, die een mengsel zijn van twee of meer onmengbare, of onvermengbaar, vloeistoffen - in dit geval olie, water, en alcohol. Deze druppeltjes ontmengen zich spontaan om meerdere lagen te vormen in een patroon dat onafhankelijk is van de grootte van de druppel, maar afhankelijk van de ontmengingssnelheid.

"Ons theoretisch inzicht stelt ons in staat emulsies te ontwerpen die lijken op Russische nestpoppen, om ze vervolgens stapsgewijs naar buiten te laten komen, of gelijkmatig verdeeld, manier, " legt Jasna Brujic uit, een professor aan de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van New York en de corresponderende auteur. "Het vermogen om deze vloeistoffen te manipuleren creëert het potentieel om in water en olie oplosbare medicijnen vooruit te helpen."

De andere co-auteurs van het artikel zijn Pepijn Moerman, een onderzoeker bij NYU's Centre for Soft Matter Research ten tijde van de studie en nu aan de Nederlandse Universiteit Utrecht, Eric Vanden-Eijnden, een professor aan het Courant Institute of Mathematical Sciences van de NYU, en Pierre Hohenberg, een professor emeritus in NYU's Department of Physics.

Het scheiden van vloeistoffen is een complex proces dat betrokken is bij het organiseren van de subcompartimenten van cellen en is van vitaal belang voor het creëren van bekende producten, zoals geneesmiddelen of cosmetica, die zijn samengesteld uit emulsies.

Echter, het ontwikkelen van uniformiteit van vorm en het beheersen van hun beweging vertegenwoordigen wetenschappelijke uitdagingen - het ontmengen van vloeistoffen leidt meestal tot klodders van alle vormen, niet anders dan hoe druppels olie zich in een reeks van vormen en maten verspreiden in een kokende pan water.

Om deze uitdagingen aan te gaan, de onderzoekers plaatsten de vloeistoffen in een beperkte geometrie - een druppel of een dun rietje - zodat het ontmengen aan de rand begint en zich naar binnen voortplant. Terwijl de ontmengingsgolf passeert, de vloeistoffen segregeren in strepen, waarvan de lengte afhangt van de snelheid van de golf en de tijd die nodig is voor het scheidingsproces. Beide parameters kunnen in het experiment worden afgestemd, waardoor de onderzoekers de innerlijke structuur van emulsies konden ontwerpen.

Het theoretische model is consistent met de gegevens, de wetenschappers merken op, en voorspelt ook correct de levensduur van elke laag, waardoor een stapsgewijze afgifte van innerlijke druppeltjes ontstaat.