Nowatorskie powłoki do szklanych fiolek medycznych
Powierzchnie styku odgrywają ważną rolę w funkcjonowaniu i skuteczności szkła. W przypadku leków pochodzenia białkowego przywieranie powierzchniowe ma jednak wpływ na funkcjonalność. Innym niepożądanym zjawiskiem wpływającym na skuteczność i stwarzającym szczególne trudności techniczne jest spajanie na powierzchniach styku faz szklistych lub styku szkła z otoczeniem. W ramach finansowanego ze środków UE projektu ADGLASS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) ("Adhesion and cohesion at interfaces in high performance glassy systems") opracowano nowatorskie technologie powlekania, które zapobiegają niepożądanym skutkom poprzez modyfikację sił działających na powierzchniach styku z materiałami szklanymi. Istotne znaczenie dla prowadzonych prac miało dopracowanie niedawno odkrytej metody modelowania atomowego, która integruje wiele skal czasowych i przestrzennych w celu powiązania opisów mechaniki kwantowej i klasycznej. Naukowcy rozwinęli technikę modelowania i opracowali klasyczne opisy energii potencjalnych i pól siłowych. Następnie przygotowali kwantowe, kwantowo-klasyczne i czysto klasyczne symulacje atomowe adsorpcji białek na powierzchniach styku wybranych tlenków (dwutlenku krzemu (SiO2) i dwutlenku tytanu (TiO2)) z wodą. Podobne opisy stworzono w celu symulowania właściwości mechanicznych i chemiczno-mechanicznych powierzchni styku cienkich warstw szklistych dla potrzeb modelowania propagacji pęknięć. W obu przypadkach obliczenia na modelach uzupełniono wynikami doświadczalnymi. Postępy teoretyczne i doświadczalne umożliwiły uzyskanie i przetestowanie plazmowej powłoki zapobiegającej przywieraniu o właściwościach zbliżonych do glikolu polietylenowego (PEG), przeznaczonej do powlekania fiolek szklanych w zastosowaniach farmaceutycznych. Powłoka przypominająca PEG wykazała znacznie niższą adsorpcję od wszystkich innych fiolek używanych do porównania. Dzięki optymalizacji uzyskano przeszło 20-krotne zmniejszenie adsorpcji fibrynogenu. Osadzenie nanocząsteczek SiO2 jako wypełniacza w fazie TiO2 umożliwiło wyprodukowanie jednowarstwowej powłoki do paneli szklanych wykazującej właściwości przeciwodblaskowe i samoczyszczące. Choć zakres projektu nie umożliwił stworzenia formuły jednocześnie optymalizującej oba efekty, wykonane prace wskazują kierunki ważnych badań na przyszłość. Opracowana w ramach projektu ADGLASS nowa technika symulacji atomowych z bezprecedensową elastycznością rozmiarów modelowanego układu i wysoką dokładnością symulacji stanie się nowym standardem metod kwantowego modelowania materiałów. Wyniki projektu, a w szczególności powłoki zapobiegające przywieraniu do produkcji farmaceutycznych fiolek szklanych i nowe technologie dla fotowoltaiki, będą mieć istotny wpływ na sektory ochrony zdrowia i energetyki słonecznej.
