Em um novo jornal, Thomas Russell e seu colega de pós-doutorado Ganhua Xie, no Laboratório Nacional de Amherst e Lawrence Berkeley da Universidade de Massachusetts, relatam que usaram forças capilares para desenvolver um método simples para a produção de gotículas suspensas de automontagem de uma solução aquosa de polímero da superfície de uma segunda solução aquosa de polímero em arranjos bem ordenados.

"Essas gotas suspensas têm aplicações potenciais em microrreatores funcionais, micromotores e microrrobôs biomiméticos, "eles explicam. Microrreatores auxiliam reações químicas em espaços extremamente pequenos - menos de 1 milímetro - e microssondas auxiliam na engenharia e fabricação de novos medicamentos. Ambos permitem que os pesquisadores controlem de perto a velocidade da reação, difusão seletiva e processamento, por exemplo. A difusão seletiva refere-se a como as membranas celulares decidem quais moléculas permitir ou impedir a entrada.

Russell e colegas dizem que as funções em seu novo sistema podem ser direcionadas com micropartículas magnéticas para fazer isso. Eles "controlam a locomoção das gotículas, e, devido à natureza das assembleias, pode transportar seletivamente produtos químicos de uma gota para outra ou ser usado como vasos de reação encapsulados, onde as reações dependem do contato direto com o ar, "Russell explica.

Para este trabalho, ele e Xie colaboraram com outros da Universidade de Hong Kong, Universidade de Tecnologia Química de Pequim e Universidade Tohoku, Japão. Os detalhes estão em Proceedings of the National Academy of Sciences .

Sua técnica depende de propriedades naturais, Russell explica, em particular a tensão superficial, o fenômeno que permite que criaturas que andam na água e robôs feitos pelo homem que os imitam evitem afundar. Os pesquisadores usam para ligar gotas mais pesadas, que de outra forma afundaria, às interfaces. Isso ajuda a construir conjuntos bidimensionais de gotículas estruturalmente complexas que possuem sacos nos quais as reações alvo podem ser isoladas.

Eles fizeram isso, Russell diz, pendurando uma gota envolta em coacervato de uma solução aquosa mais densa de dextrano da superfície de um solução aquosa de polietilenoglicol (PEG). Em seus trabalhos anteriores, Xie, Russell e colegas usaram essas mesmas duas soluções aquosas de polímero, PEG mais água e dextrano mais água, que podem ser combinados, mas não misture. Isso cria um "exemplo clássico de coacervação" formando dois domínios separados, como a não mistura de cera e água em uma lâmpada de lava, Russell explica.

Ele diz isso até agora, os sistemas sintéticos em laboratórios têm sido limitados a muito menos reações do que os sistemas naturais do corpo, que pode realizar muitas reações rápidas e em série. Imitar mais de perto a natureza tem sido uma meta importante há anos, ele adiciona.

O novo trabalho representa um grande avanço, Russell diz, porque "usamos um equilíbrio delicado entre a energia da superfície e a gravidade para pendurar os sacos na superfície do líquido, como algumas larvas de inseto, e os sacos suspensos têm contato direto com o ar através da abertura no topo. O contato direto com o ar permite que o usuário introduza gases, como oxigênio, para uma reação. "

Para imaginar o novo mecanismo, ele explica, ajuda saber que os policatiões são materiais com mais de uma carga positiva e os polianiões têm mais de um negativo. "Pense no saco, o interior é um polianião e o exterior é um polianião. Isso significa que os ânions podem fluir para fora, mas não os cátions e os cátions podem entrar, mas os ânions não. Essa difusão seletiva nos permite fazer reações dentro do saco que alimentam uma segunda reação do lado de fora do saco e vice-versa. Então, podemos produzir esquemas de reação em cascata, semelhante ao encontrado dentro de seu corpo ou outros sistemas biológicos. "