Исследователи Сколковского института науки и технологий из России представили новую систему, которая в режиме реального времени позволяет наблюдать образование льда даже в непрозрачных средах. Разработанная технология дает возможность визуализировать рост кристаллов и с высокой точностью зафиксировать момент, когда образец полностью замерзает. Это решение открывает путь к подбору и контролю оптимальной скорости кристаллизации для разных химических составов — параметра, имеющего критическое значение при создании систем внутрителесной доставки лекарств и контрастных средств для МРТ на базе наночастиц оксида железа.
«До сих пор точный контроль скорости кристаллизации в ходе этих процессов был затруднен из-за отсутствия подходящих методов регистрации фазового перехода прямо во время эксперимента. Наша разработка решает эту проблему. Мы можем не только зафиксировать сам момент замерзания воды, но и точно отслеживать, с какой скоростью лед растет внутри раствора с частицами», — сказал первый автор статьи, старший научный сотрудник Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Сергей Герман.
По словам авторов, основой новой методики является фотоакустический эффект. В эксперименте на образец направляют короткие лазерные импульсы, которые поглощаются материалом и вызывают небольшие термоупругие деформации, приводящие к генерации ультразвуковой волны. По характерным признакам этой волны и по времени ее регистрации специалисты определяют точное место внутри образца, где вода переходит в твердое состояние, а также скорость продвижения фронта кристаллизации.
Технология открывает дополнительные возможности для оптимизации технологических процессов в биомедицине и химической промышленности. В частности, она может повысить эффективность создания сложных микро- и наноструктурированных материалов, например носителей для доставки лекарственных средств. Такой подход позволяет увеличивать загрузку микрокапсул активными компонентами, формировать частицы с предсказуемыми характеристиками и минимальным числом агрегатов, что делает их более надежными и безопасными при медицинском применении.
Подробнее читайте в эксклюзивном материале «Известий»:
Мороз под кожей: измеритель льда поможет добиться сверхчетких МРТ-снимков