Des chercheurs de la NC State University sont capables de sculpter des « volcans » nanométriques en diffusant la lumière à travers une « boule de cristal » en polymère sur un film mince photoréactif. Les structures sont prometteuses pour les nouvelles technologies d'administration de médicaments. Crédit :Chih-Hao Chang, Université d'État de Caroline du Nord
(Phys.org) — Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont mis au point une méthode pour créer des « nano-volcans » en faisant briller différentes couleurs de lumière à travers une « boule de cristal » à l'échelle nanométrique en polymère synthétique. Ces nanovolcans peuvent stocker des quantités précises d'autres matériaux et sont prometteurs pour de nouvelles technologies d'administration de médicaments.
Les chercheurs créent les nano-volcans en plaçant des sphères, nanoparticules de polymère transparent directement sur la surface plane d'un film mince. Ils font ensuite briller la lumière ultraviolette à travers la sphère transparente, qui diffuse la lumière et crée un motif sur le film mince. Le film mince est constitué d'un matériau photoréactif qui subit une modification chimique partout où il a été frappé par la lumière. Les chercheurs ont ensuite immergé le film mince dans une solution liquide qui nettoie les parties du film qui ont été exposées à la lumière. Le matériau qui reste a la forme d'un volcan à l'échelle nanométrique.
"Nous pouvons contrôler le motif de la lumière en changeant le diamètre des sphères de nanoparticules, ou en changeant la longueur d'onde – ou la couleur – de la lumière que nous projetons à travers les sphères, " dit Xu Zhang, un doctorant en génie mécanique et aérospatial à NC State et auteur principal d'un article décrivant le travail. "Cela signifie que nous pouvons contrôler la forme et la géométrie de ces structures, comme la taille de la cavité du nano-volcan."
Les chercheurs ont développé un modèle informatique très précis qui prédit la forme et les dimensions des nanovolcans en fonction du diamètre de la sphère nanométrique et de la longueur d'onde de la lumière.
Parce que ces structures ont des noyaux creux mesurés avec précision, et des ouvertures précisément mesurées à la "bouche" des nano-volcans, ce sont de bons candidats pour les mécanismes d'administration de médicaments. La taille du noyau permettrait aux utilisateurs de contrôler la quantité de drogue qu'un nano-volcan stockerait, tandis que la taille de l'ouverture au sommet du nano-volcan pourrait être utilisée pour réguler la libération du médicament.
Des chercheurs de la NC State University ont créé des « volcans » à l'échelle nanométrique qui peuvent ensuite être emballés avec des quantités précises d'autres matériaux, y compris les médicaments. L'approche est prometteuse pour les systèmes de distribution de médicaments. Crédit :Chih-Hao Chang, Université d'État de Caroline du Nord
"Les matériaux utilisés dans ce processus sont relativement peu coûteux, et le processus peut être facilement étendu, " dit le Dr Chih-Hao Chang, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial à NC State et co-auteur de l'article. "En outre, nous pouvons produire les nano-volcans dans un réseau à motifs uniformes, qui peut également être utile pour contrôler l'administration de médicaments."
L'équipe de Chang travaille maintenant à améliorer sa compréhension du taux de libération des nano-volcans, comme la rapidité avec laquelle des nanoparticules de différentes tailles "s'échapperont" des nano-volcans avec des bouches de différentes tailles. « Ce sont des informations essentielles pour les demandes de délivrance de médicaments, " dit Chang.
"C'est passionnant d'utiliser notre compréhension de la diffusion de la lumière par les particules et de l'appliquer à la nanolithographie afin de proposer quelque chose qui pourrait réellement aider les gens."
