Исследователи из Технического университета Дармштадта (Германия) установили, как микрогели — небольшие мягкие полимерные частицы — способствуют стабилизации очень тонких струй жидкости. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications и открывают новые возможности для безыгольных инъекций и струйной печати.
Микрогели ведут себя аналогично мылу, накапливаясь на границе воды и воздуха и уменьшая поверхностное натяжение, однако они нетоксичны и действуют по-другому. В эксперименте ученые с помощью ультразвука (64 МГц) превращали каплю в струю диаметром около 0,2 мм и фиксировали процесс на высокоскоростную камеру.
Выяснилось, что стабильность струи длиной в один сантиметр зависит от жесткости микрогелей: чем мягче частицы, тем дольше струя сохраняет целостность. Жесткие микрогели, наоборот, способствуют быстрому распаду струи. Это связано с тем, что мягкие частицы легче деформируются и растягиваются на границе двух сред, оставаясь при этом связанными, что поддерживает низкое поверхностное натяжение.
Это свойство особенно актуально для безыгольных систем доставки лекарств, где тонкие струи вводят препарат через кожу без игл. Улучшение контроля устойчивости струи сделает такие системы более надежными и поможет сократить количество медицинских отходов от одноразовых игл. Кроме того, полученные результаты могут быть полезны для усовершенствования технологий струйной печати.
Информация в статье носит справочный характер и не заменяет консультацию врача. Перед применением рекомендаций обратитесь к специалисту.
Наблюдать за процессом довольно сложно, так как он происходит быстрее, чем может уловить человеческий глаз: для этого ученые использовали камеру с разрешением менее миллисекунды. Особую значимость исследования придает то, что в нем впервые установлена связь между поведением отдельных наноразмерных частиц и устойчивостью макроскопической струи длиной в сантиметр.
Компьютерное моделирование показало, что взаимодействие мягких микрогелей создает на границе фаз защитную сеть, предотвращающую разрыв струи. Авторы исследования подчеркивают, что их работа выводит изучение микрогелей из области фундаментальных исследований в сферу практических технологий, открывая путь к более точным и безопасным системам дозирования и инъекций в будущем.
Ранее мы сообщали о том, что в Томске был создан новый гибридный материал для медицины.
Фото: hi-tech.mail.ru
Материалы проходят проверку с учетом современных клинических рекомендаций, научных данных и практического опыта врачей. Основная задача Медколлегии — обеспечить достоверность, актуальность и понятность медицинской информации для пользователей.