Några av världens viktigaste upptäckter – penicillin, vulkaniserat gummi och kardborreband, för att nämna några - gjordes av en slump. Faktiskt, det har sagts att mer än hälften av alla vetenskapliga upptäckter är av en slump.

Lägg till frysning av vortexringar till den långa listan av "olyckor".

Duo An, en doktorand i laboratorierna för både professor Dan Luo och biträdande professor Minglin Ma, vid institutionen för biologisk och miljöteknik, var en kandidat från Kina som gjorde praktik på Cornell när han snubblade över ett fenomen som har potential att avsevärt förbättra cellfri proteinproduktion och cellleverans, speciellt för typ 1-diabetespatienter.

En grupp med Luo och Ma i spetsen har publicerat tidningen, "Massproduktion av formade partiklar genom virvelringens frysning, "som släpptes online den 4 augusti Naturkommunikation . An är huvudförfattare.

Vortexringar är allmänt förekommande i naturen – ett svampmoln av rök är ett exempel – och ringens utveckling uppvisar ett rikt spektrum av komplicerade geometrier, från sfärisk till droppformad till toroidformad (munkformad). Forskarna använde dessa funktioner för att kontrollera och massproducera oorganiska och organiska partiklar via en elektrosprayprocess, varigenom en mängd virvelring-härledda partiklar (VRP) kan produceras, sedan fryst vid exakta tidpunkter. Gruppen rapporterade att de kunde producera 15, 000 ringar per minut via elektrosprutning.

De fann att de kontrollerade formen och hastigheten på sprayen, samt hastigheten på den kemiska reaktionen, kan ge olika strukturer.

"Vi kan ställa in båda dessa tidsskalor, och kontrollera i vilket skede vi kan frysa strukturen, för att få de resultat vi vill ha, "Sa en.

När du arbetade i Luos labb under en sommarpraktik, En gjorde nanoclay -hydrogeler - injicerade en lösning i en annan för att skapa en gel. Men för just denna procedur, istället för direkt injektion, han droppade en lösning i en annan. När den första lösningen kom in i den andra, det skapade virvelringspartiklar.

Det var inte förrän två år senare, medan du arbetade i Ma's labb, att han kom ihåg virvelringarna han skapat och undrade om det konceptet kunde tillämpas på Mas arbete med mikrokapslar och cellterapi. Ma -labbet fokuserar på cellleverans för patienter med typ 1 -diabetes.

Ma medgav att idén att använda en munkformad inkapsling inte hade fallit honom in, men det var helt vettigt.

"Vi kände till konceptet att en munkform är bättre, men vi tänkte aldrig på att göra det förrän vi såg det [från An], " sa mamma.

En fördel med den munkformade inkapslingen jämfört med en sfärisk är kortare diffusionsavstånd – det avstånd som den inkapslade partikeln måste färdas för att komma ut från kapseln – samtidigt som den bibehåller en relativt stor yta.

Detta koncept kan bana väg för andra ännu okända tillämpningar av vortexringfrysning, enligt Luo.

"Vår förhoppning är att den här typen av material i dessa former kan användas mycket mer omfattande i andra labb för vad de än försöker göra, " sa han. "Det finns ett helt fält som ägnas åt bara partiklar, men som standard, de tänker alla i termer av sfäriska partiklar. Förhoppningsvis, detta kommer att lägga till det studieområdet."

mamma, som tidigare i år vann ett Hartwell Individual Biomedical Research Award för sitt arbete med ungdomsdiabetes, citerade arbetet av kollaboratörerna Ashim Datta, professor i biologisk och miljöteknik, och Paul Steen, Maxwell M. Upson professor i teknik vid Robert Frederick Smith School of Chemical and Biomedical Engineering. Dattas labb gjorde simuleringsarbetet, och Steens grupp gav viktiga teoretiska input.

"Deras bidrag sätter detta arbete på mycket mer solid mark, " sa mamma. "Vi förstår nu bättre mekanismen bakom det, och kan mer målmedvetet designa dessa partiklar i framtiden."

Andra samarbetspartners inkluderade doktorander Alex Warning, Kenneth Yancey, Chun-Ti Chang och Vanessa Kern.