Perfekt verpackte Tropfen

Jan Oliver Löfken

Mit einer neuen und verblüffend effizienten Methode haben Wissenschaftler um Narayanan Menon von der University of Massachusetts in den USA winzige Tropfen in eine hauchdünne Folie eingeschlossen. Solche Tropfenkapseln ließen sich beispielsweise für flüssige Medikamente einsetzen. Es genügte alleine die Bewegungsenergie der fallenden Tropfen, so das Team in der Fachzeitschrift „Science“, um diese in eine Plastikhaut zu hüllen.

Das Bild zeigt die Ölkapsel im Wasser, welche die Form eines Halbmondes hat.

Umhüllter Öltropfen

In ihren Experimenten ließen die Wissenschaftler winzige Öltropfen aus einer Pipette in ein mit Wasser gefülltes Gefäß tropfen. Auf der Wasseroberfläche schwamm eine weniger als ein Mikrometer dicke Folie aus Polystyrol – einem durchsichtigen Kunststoff. Bei einer Fallhöhe von bis zu fünf Zentimetern zerplatzten die Tropfen und verteilten sich auf der Wasseroberfläche. Doch bei größeren Höhen reichte die Geschwindigkeit der Tropfen aus, um die Folie ins Wasser zu drücken. Dabei legte sich die Folie selbstständig um die Öltropfen herum und verkapselte diese. Schwerer als Wasser sanken diese Kapseln anschließend auf den Boden. Der gesamte Vorgang dauerte nur knapp vierzig Millisekunden. Menon und sein Team umhüllten mit dem neuen Verfahren nicht nur Öltropfen in Wasser, sondern auch Wassertropfen in der organischen Flüssigkeit Hexadecan. Dafür nutzten sie dünne Folien aus einer hydrophoben und einer hydrophilen – einer wasserabstoßenden und einer wasseranziehenden – Schicht.

„Diese Methode könnte für die Verkapselung von chemisch empfindlichen Flüssigkeiten in einer flüssigen Umgebung genutzt werden“, sagt Menon. Giftige Flüssigkeiten könnten so von ihrer Umgebung abgetrennt werden. Auch für die Entwicklung flüssiger Arzneien, bei denen die verkapselte Flüssigkeit erst im Darm und nicht bereits im Magen freigesetzt werden soll, könnte dieses Verfahren eine Anwendung finden. Selbst eine neue Art von Emulsion – einem Gemisch zweier Flüssigkeiten – haben die Forscher im Sinn. „Mit diesen fein verteilten Kapseln könnten diese Emulsionen viele verschiedene Eigenschaften aufweisen“, so Menon.

D. Kumar et al./Science

Ist ein Öltropfen beim Aufprall auf eine Wasserfläche schnell genug, umhüllt er sich selbstständig mit einer Kunststofffolie, die auf dem Wasser treibt.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/news/2018/perfekt-verpackte-tropfen/