Shelley Anna, professeure de génie mécanique et de génie chimique de l'Université Carnegie Mellon, a récemment reçu une subvention de la National Science Foundation pour un projet qui explorera les moyens d'optimiser les capsules, gouttes ou bulles liquides de taille micrométrique recouvertes d'une enveloppe élastique de particules de taille nanométrique, pour un large éventail d'applications thérapeutiques et commerciales.

Les capsules sont connues pour leurs propriétés mécaniques uniques. Ils peuvent contrôler la libération de substances spécifiques, les rendant particulièrement utiles dans une variété de produits tels que des formulations d'administration de médicaments, traitement des eaux usées, produits de beauté, peintures et encres.

La goutte a une coque rigide et solide, composé de molécules et de nanoparticules qui sont adsorbées sur leur surface externe. Le projet, intitulé "Synthèse et dynamique des capsules élastiques à élasticité interfaciale contrôlée, " explorera comment ces nanoparticules se déplacent, interagissent entre eux et s'agrègent éventuellement à la surface de la capsule. En étudiant le comportement de ces nanoparticules, Anna étudiera comment ces changements affectent l'élasticité de la capsule et si la capsule peut conserver sa forme.

"Un objectif de notre projet est de regarder la connexion des propriétés de surface avec l'arrangement des nanoparticules sur la surface de la capsule, ainsi qu'avec l'élasticité et la déformabilité de la capsule dans son ensemble, " dit Anna. " En comprenant cela, nous pouvons explorer comment rendre le plus fort, type de capsule le plus stable."

Afin d'étudier l'élasticité des capsules, Anna utilisera un appareil développé dans son laboratoire appelé microtensiomètre. L'instrument permet au groupe de mesurer la tension interfaciale et l'élasticité interfaciale de la capsule et de les corréler avec la façon dont les nanoparticules se sont accumulées à la surface de la capsule.

Parce que les capsules sont utilisées dans de nombreux types de produits, les résultats de ce projet permettront aux scientifiques et aux ingénieurs de nombreux domaines d'optimiser les formulations de gélules dans leur travail. "Grâce à ce projet, nous espérons créer une technologie qui pourrait ensuite être utilisée dans certaines applications de grande envergure, " dit Anne.

En tant que groupe hautement collaboratif et interdisciplinaire, Anna et son équipe prévoient de maximiser les applications de ce projet en partageant leurs résultats de manière innovante. Le groupe tiendra ses collaborateurs industriels au courant des résultats grâce à des ateliers réguliers et des cours de courte durée à Carnegie Mellon. Anna prévoit également d'utiliser les résultats du projet pour développer des modules pédagogiques pour la maternelle à la 12e année, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs.