(PhysOrg.com) -- En ny, enstegsmetod för tillverkning av mikrokapslar, som har potentiella kommersiella tillämpningar inom industrier inklusive medicin, jordbruk och diagnostik, har utvecklats av forskare vid University of Cambridge. Resultaten publiceras i fredags (10 februari) i tidskriften Vetenskap .

Möjligheten att innesluta material i kapslar mellan 10 och 100 mikrometer i diameter, samtidigt som man kontrollerar både kapselstrukturen och kärninnehållet noggrant, är en viktig fråga inom biologi, kemi, nanoteknik och materialvetenskap.

För närvarande, Att producera mikrokapslar är arbetskrävande och svårt att skala upp utan att offra funktionalitet och effektivitet. Mikrokapslar tillverkas ofta med hjälp av en form täckt med lager av polymerer, liknande papier-maché. Utmaningen med denna metod är att lösa upp mögeln samtidigt som polymererna hålls intakta.

Nu, ett samarbete mellan professor Chris Abells och Dr Oren Schermans forskargrupper vid kemiska institutionen har utvecklat en ny teknik för att tillverka "smarta" mikrokapslar i stora mängder i ett enda steg, med små droppar vatten. Dessutom, frisättningen av innehållet i mikrokapslarna kan kontrolleras starkt genom användning av olika stimuli.

Mikrodropparna, dispergerad i olja, används som mallar för att bygga supramolekylära sammansättningar, som bildar mycket enhetliga mikrokapslar med porösa skal.

Tekniken använder sampolymerer, guldnanopartiklar och små tunnformade molekyler som kallas cucurbiturils (CBs), för att bilda mikrokapslarna. CB:erna fungerar som miniatyr "handbojor", sammanföra materialen vid gränsytan mellan olja och vatten.

”Denna metod ger flera fördelar jämfört med nuvarande metoder eftersom alla komponenter i mikrokapslarna läggs till på en gång och samlas omedelbart vid rumstemperatur, ” sa huvudförfattaren Jing Zhang, en doktorand i professor Abells forskargrupp. "En mängd olika "laster" kan effektivt lastas samtidigt under bildandet av mikrokapslarna. De dynamiska supramolekylära interaktionerna tillåter kontroll över kapslarnas porositet och tidsinställd frisättning av deras innehåll med hjälp av stimuli som ljus, pH och temperatur."

Kapslarna kan även användas som substrat för ytförstärkt Raman-spektroskopi (SERS), en ultrakänslig, oförstörande spektroskopisk teknik som möjliggör karakterisering och identifiering av molekyler för en mängd olika tillämpningar, inklusive miljökänsla, rättsmedicinsk analys och medicinsk diagnos.