Кристофер Ли, доктор философии, профессор инженерного колледжа и руководитель лаборатории мягких материалов Департамента материаловедения и инженерии, недавно сообщил о своем открытии в Nature Communications. Это очень важно, потому что до сих пор кристаллы росли в виде жестких структурированных образований. Одна из наиболее известных нам форм – это снежинка с паутиной прямых линий, соединяющихся между собой, образуя сетку, которая перерастает в кристаллическую чешуйку.
Кристаллы образуются таким образом, потому что их молекулы предрасположены выстраиваться таким образом, чтобы связывать их посредством самой прочной доступной электрохимической связи. Если молекулы плавают свободно, как, например, в водяном паре, они могут следовать этому курсу по умолчанию, чтобы соединиться с другими молекулами и, в конечном итоге, сформировать кристалл – ледяной кристалл или снежинку, в случае воды. молекулы.
Но, как гласит пословица: нет двух одинаковых снежинок.
Это связано с тем, что на формирование кристалла может влиять среда, в которой он образуется. Ли использует это молекулярное свойство для создания своих полых кристаллических сфер.
Его «кристалсомы» названы из-за их сходства с липосомами – крошечных пузырьков с той же мембраной, что и клетки, которые исследуются для использования в качестве биологических пакетов для доставки лекарств.
Но Ли и его команда считают, что их кристалломы на самом деле могут быть лучше в доставке, чем их тезка, потому что кристаллы держатся немного лучше, чем липосомы, как на пути внутрь, так и внутри тела.
«Механические свойства полимерных материалов можно улучшить за счет образования кристаллических структур», – сказал Ли. «Хотя точная настройка кристаллизации в искривленном пространстве нанометрового масштаба является сложной задачей, мы предполагаем, что эта новая структура может пролить свет на исследования сферической кристаллографии и доставки лекарств."
Ли смог преодолеть склонность кристалла к образованию краев, заключив его в каплю.
Приблизительным эквивалентом этого было бы формирование единственной снежинки внутри крошечного снежного шара, а не на открытом пространстве атмосферы.
Для своей наноскопической версии снежного шара Ли использовал небольшой трюк, который вы могли бы узнать, если бы когда-либо пытались сделать винегрет. Он создал крошечный пузырь из масла, в который заключены молекулы воды.
Когда пузырек ПАВ был охлажден до соответствующей температуры, молекулы внутри начали кристаллизоваться. Но вместо того, чтобы образовывать угловатую паутину соединений, молекулы вместо этого выстроились вдоль внутренней части масляного пузыря, кристаллизовавшись в полую сферическую форму.
Ранние тесты показывают, что кристалломы в несколько сотен раз сильнее липосом, что делает их более надежным вариантом для инкапсуляции лекарств. При финансовой поддержке Национального научного фонда команда Ли сейчас изучает способы контролировать форму и силу сфер, создавая их из разных молекул.