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显微技术揭示了涂层干燥时纳米尺度的细节

沉闷。缓慢。不变的。就像看着油漆变干一样。

但仔细看看这幅画——一直到纳米级——会发现比你想象的要多得多。

利哈伊大学P.C.罗辛工程与应用科学学院吉尔克里斯特实验室的研究人员正在观察涂层在以突破性的微尺度精度干燥时的演变过程。他们的研究结果最近发表在《科学报告》上。

薄膜涂层做的不仅仅是使墙壁整洁。例如,它们可以用作可食用薄膜中的制药设备,类似于用于输送用于对抗阿片类药物流行的药物。这些涂层的干燥方式会改变其性质,这对用于药物传递的薄膜尤其重要。

在他们的论文《干燥胶体和聚合物涂层中的化学与机械微观结构演变》中,里海大学的研究人员观察了当粒子相互作用被调整时,它们是如何在干燥过程中重新排列自己的。这些粒子表现为药物传递膜中活性药物成分的替代品。

研究生Titiporn Kaewpetch使用高速共聚焦激光扫描显微镜直接观察这些薄膜内部,并拍摄成千上万的图像,这些图像提供了纳米级的细节,以了解颗粒在干燥过程中是如何流动和聚集的。每一部电影的十亿字节的数据都被渲染出来,以显示它们的三维结构,并提供类似于模拟的细节,否则隐藏的内部过程就会发生。

研究人员发现,当颗粒相互吸引时,它们会形成一个支架,由于顶部界面的运动,在干燥过程中会发生扣扣和断裂。化学和生物分子工程系的教授James Gilchrist说:“在干燥过程中,吸引粒子在每个点上的微观结构与薄膜的演化历史有关。”他们对微观结构演变的三维分析显示,与那些颗粒是排斥性的相比,这一过程在整个干燥过程中有明显的特征。

“在真实的给药系统中,有许多成分相互作用,在干燥过程中不断改变浓度和相互作用,”吉尔克里斯特说。“通过将这个过程简化为基本成分,我们可以看到这些相互作用的发生。这可能会给这些电影的制作带来新的见解。”

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