Laag voor laag opdampen levert structuur op die niet kristallijn is maar wel opgeruimd

Aan de University of Wisconsin-Madison is een manier ontwikkeld om amorfe (niet-kristallijne) structuren te maken die bijna net zo sterk en stabiel zijn als kristallen. De methode is onder meer bruikbaar om geneesmiddelen te stabiliseren zonder dat ze meteen ook onoplosbaar worden, zo schrijft de groep van hoogleraar Mark Ediger deze week in Science.

Normaal gesproken worden amorfe, glasachtige structuren gemaakt door een grote hoeveelheid materiaal te smelten en vervolgens weer te laten afkoelen. Op moleculair niveau ontstaat hierbij een zeer rommelige structuur (Ediger vergelijkt hem met een tienerkamer) waarin nogal wat moleculen klem zitten in een soort dwangstand.

Ediger bouwt zijn ‘glas’ (voor het gemak noemt hij alles glas wat niet kristallijn is) daarom laagje voor laagje op. Dat gebeurt door het materiaal te verdampen en het op een oppervlak te laten neerslaan. De temperaturen worden zo gekozen dat de moleculen in de vloeistoffilm precies genoeg tijd overhouden om zichzelf comfortabel te oriënteren voordat het laagje stolt. Om met een traditionele smelt hetzelfde effect te krijgen zou je hem volgens Ediger zo langzaam moeten laten afkoelen, dat je tienduizend jaar kwijt bent. Laag voor laag opdampen kost voor een vergelijkbare dikte maar een uurtje.

De resulterende structuren zijn niet kristallijn maar wel veel fraaier geordend dan gewoon glas. Daardoor zijn ze verrassend sterk.

Ediger heeft het onder meer uitgeprobeerd met de ontstekingsremmer indomethacine. Hij denkt dat de geordende glastoestand kan dienen om geneesmiddelen te stabiliseren zonder dat ze echt uitkristalliseren. In kristallijne vorm zijn ze namelijk al snel onoplosbaar en heb je er niets meer aan.

bron: University of Wisconsin-Madison