Algumas das descobertas mais importantes do mundo - penicilina, borracha vulcanizada e velcro, para citar alguns - foram feitas por acidente. Na verdade, Diz-se que mais da metade de todas as descobertas científicas são por acaso.

Adicione o congelamento do anel de vórtice a essa longa lista de "acidentes".

Duo An, um estudante de doutorado nos laboratórios do professor Dan Luo e do professor assistente Minglin Ma, no Departamento de Engenharia Biológica e Ambiental, era um estudante de graduação da China fazendo um estágio em Cornell quando se deparou com um fenômeno que tem o potencial de melhorar muito a produção de proteínas livres de células e a distribuição de células, particularmente para pacientes com diabetes tipo 1.

Um grupo liderado por Luo e Ma publicou o jornal, "Produção em massa de partículas moldadas por meio de congelamento de anel de vórtice, ", que foi lançado online em 4 de agosto em Nature Communications . Um é o autor principal.

Os anéis de vórtice são onipresentes na natureza - uma nuvem de fumaça em forma de cogumelo é um exemplo - e a evolução do anel exibe um rico espectro de geometrias complicadas, de esférico a lágrima a toroidal (em forma de donut). Os pesquisadores usaram esses recursos para controlar e produzir em massa partículas inorgânicas e orgânicas por meio de um processo de eletropulverização, em que uma infinidade de partículas derivadas de anel de vórtice (VRPs) podem ser produzidas, em seguida, congelados em pontos de tempo precisos. O grupo relatou que poderia produzir 15, 000 anéis por minuto via electrospraying.

Eles descobriram controlar a forma e a velocidade do spray, bem como a velocidade da reação química, pode produzir estruturas diferentes.

"Podemos ajustar essas duas escalas de tempo, e controlar em que estágio podemos congelar a estrutura, para obter os resultados que queremos, "Um disse.

Enquanto trabalhava no laboratório de Luo durante um estágio de verão, An estava fazendo hidrogéis de nanoargila - injetando uma solução em outra para criar um gel. Mas para este procedimento específico, em vez de injeção direta, ele pingou uma solução em outra. Quando a primeira solução entrou na segunda, ele criou partículas de anel de vórtice.

Não foi até dois anos depois, enquanto trabalhava no laboratório de Ma, que ele se lembrou dos anéis de vórtice que havia criado e se perguntou se esse conceito poderia ser aplicado ao trabalho de Ma com microcápsulas e terapia celular. O laboratório Ma concentra-se na entrega de células para pacientes com diabetes tipo 1.

Ma admitiu que o conceito de usar um encapsulamento em forma de donut não havia ocorrido a ele, mas fazia todo o sentido.

"Nós conhecíamos o conceito de que o formato de um donut é melhor, mas nunca pensamos em fazê-lo até que vimos [de An], "Ma disse.

Uma vantagem do encapsulamento em forma de donut sobre um formato esférico é a distância de difusão mais curta - a distância que a partícula encapsulada deve percorrer para escapar da cápsula - enquanto ao mesmo tempo mantém uma área de superfície relativamente grande.

Este conceito pode abrir caminho para outras aplicações ainda desconhecidas de congelamento de anel de vórtice, de acordo com Luo.

"Nossa esperança é que esse tipo de material nessas formas possa ser usado muito mais amplamente em outros laboratórios para tudo o que eles estão tentando fazer, "disse ele." Há todo um campo dedicado apenas às partículas, mas por padrão, todos eles estão pensando em termos de partículas esféricas. Esperançosamente, isso vai aumentar esse campo de estudo. "

Ma, que no início deste ano ganhou o prêmio Hartwell Individual Biomedical Research por seu trabalho sobre diabetes juvenil, citou o trabalho dos colaboradores Ashim Datta, professor de engenharia biológica e ambiental, e Paul Steen, o Professor Maxwell M. Upson de Engenharia na Escola de Engenharia Química e Biomédica Robert Frederick Smith. O laboratório de Datta fez o trabalho de simulação, e o grupo de Steen forneceu informações teóricas importantes.

"Suas contribuições colocaram este trabalho em um terreno muito mais sólido, "Ma disse." Agora entendemos melhor o mecanismo por trás disso, e pode projetar mais propositalmente essas partículas no futuro. "

Outros colaboradores incluíram estudantes de graduação Alex Warning, Kenneth Yancey, Chun-Ti Chang e Vanessa Kern.