Come velocizzare la crescita di cristalli: una nuova ricerca apre nuove interessanti prospettive

Quello che affronteremo in questo articolo per molti di voi potrà sembrare un argomento banale, noioso, interessante solo per coloro che studiano determinati tipi di discipline e soprattutto privo di risvolti applicativi e le domande che potrebbero sorgere sono : ” A cosa può servire far crescere più velocemente dei cristalli ?” E “cosa c’è di così interessante in questa ricerca ?”

Per quanto riguarda la prima domanda dovete sapere che le aziende farmaceutiche, per vedere i propri nuovi farmaci approvati (farmaci che contengono sostanze allo stato cristallino ovviamente), devono fornire agli organi competenti analisi cristallografiche dettagliate. Dette analisi per essere eseguite nella maniera corretta necessitano di campioni cristallini sufficientemente grandi e regolari e quindi si intuisce come il riuscire a velocizzare il processo di crescita cristallina sia importante economicamente per un’azienda farmaceutica in quanto questo gli permetterebbe di velocizzare la possibile messa sugli scaffali dei propri nuovi formulati.

Proprio in questo ambito si colloca un recente studio condotto da Jian-Ke Sun et al che descrive come è possibile rendere circa dieci volte più veloce il processo di crescita aggiungendo polielettroliti ed agitando la soluzione. Ed è proprio grazie all parola “agitando” che si riesce a rispondere alla seconda domanda.

Infatti come ci hanno insegnato a scuola, o come è intuitivo pensare secondo me, l’agitazione non va d’accordo con la crescita cristallina e anche se l’esempio potrebbe non essere dei più azzeccati, un modo semplice che giustifichi questa tendenza senza entrare in tecnicismi è quello di pensare a cosa succede quando agitiamo con un cucchiaio un bicchiere d’acqua con dentro del sale o dello zucchero.

Quello che si ottiene cercando di cristallizzare partendo da una soluzione sotto agitazione difatti sono solitamente cristalli di piccole dimensioni sotto forma spesso di polvere fine, troppo piccoli rispetto a quelli che ci vorrebbero per eseguire delle buone analisi cristallografiche.

Il gruppo di ricerca di Jian-Ke Sun ha dimostrato invece (provando a cristallizzare 20 sostanze diverse) come in presenza di polielettroliti in soluzione ottenere cristalli di buone dimensioni sotto agitazione non solo è possibile ma è oltretutto molto più veloce rispetto ai metodi standard utilizzati fino ad adesso che per i motivi sopracitati facevano uso di soluzione rigorosamente in quiete e lontane da ogni tipo di disturbo meccanico.

Immagine del processo e dei risultati. Come si vede dalle foto in basso a destra senza agitazione (NO shear) i cristalli ottenuti hanno dimensioni minori rispetto a quelli di una soluzione agitata (With shear). Dal grafico in basso a sinistra inoltre si vede come in presenza di polielettroliti e agitazione (Curva celeste) i cristalli crescano molto più velocemente.

Ma come si può spiegare questo fenomeno ? I ricercatori ipotizzano che sotto l’effetto dell’agitazione, i polielettroliti utilizzati nel processo sbrogliandosi iniziano a “rubare” molecole di solvente alle particelle della sostanza da cristallizzare che non potendo quindi più essere ben solvatate iniziano ad aggregarsi formando appunto i cristalli tanto desiderati.

Questa ricerca ha ricevuto notevoli attenzioni dal mondo accademico spiegando un nuovo fenomeno fisico sfruttabile per la crescita accelerata di cristalli andando ad integrare le conoscenza sul fenomeno della cristallizzazione e ponendo le basi per nuovi processi utili per l’industria farmaceutica e dei materiali.

Concludo come sempre lasciando il link della fonte e il riferimento all’articolo originale:

  1. https://phys.org/news/2020-11-crystal-growth-polyelectrolyte-solutions.html
  2. Jian-Ke Sun et al. Enhancing crystal growth using polyelectrolyte solutions and shear flow, Nature (2020)

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo di WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione /  Modifica )

Google photo

Stai commentando usando il tuo account Google. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione /  Modifica )

Connessione a %s...

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: