Вперше вчені вивели рівняння, яке передбачає гідрофобні взаємодії між молекулами. Ці взаємодії можуть пояснити, чому масло і воду неможливо змішати, а також показують як побудовані білки і що тримає біологічні мембрани разом.
«Це справжній прорив, і кульмінація багаторічних досліджень», говорить Яків Ізраелашвілі, професор хімічної інженерії з Університету Каліфорнії в Санта-Барбарі. «Рівняння має стати для вчених інструментом для початку кількісної оцінки і прогнозування молекулярних і поверхневих сил між органічними речовинами і водою».
Використовуючи світлочутливе поверхнево-активна речовина - молекулу, подібну за структурою до звичайного мила, і схожу на жири і ліпіди, дослідники розробили інноваційну технологію для вимірювання або зміни сил між шарами молекул у воді, використовуючи пучки УФ-випромінювання або видимого світла. В результаті вони отримали загальне рівняння, яке застосовується до ще більш складним системам, таким як клітинна мембрана або білок.
Вони використовували високочутливий інструмент - апарат для вимірювання чутливості поверхневих і гідрофобних сил на молекулярному рівні. Тепер ця методика є стандартною, в 1970-х роках її почав досліджувати Ізраелашвілі разом з колегами. «У загальній хімії студенти вчать Ван дер ваальсово сили - слабкі сили, які діють між усіма молекулами. Ця теорія була розроблена більше 100 років тому », пояснює Ізраелашвілі.
«Відповідно до теорії Ван дер Ваальса олія і вода повинні змішуватися, а поверхнево-активні речовини не повинні утворювати мембрани, що вони і роблять. Не було жодної доведеною теорії пояснення цих специфічних гідрофобних взаємодій. Така поведінка, як ми знаємо, існує і має вирішальне значення в повсякденному житті ».
Гідрофобне і гидрофильное взаємодії є центральними для дисциплін хімії, фізики та біології, які є базовими для сучасних розробок у виробництві від миючих засобів до фармацевтичних препаратів і нових біотехнологій. Нове рівняння знайде застосування в технологіях фільтрації води, розділенні мембран, біомедичних дослідженнях, методах генної терапії, виробництва біопалива, харчовій хімії.
Поширення вірусів і хвороб в людському організмі безпосередньо пов'язане з гідрофобними властивостями на клітинному рівні. Однією з проблем, пов'язаних з хіміотерапією для лікування раку, є можливість прямої доставки препарату до ракових клітин, а не введення його в усі тіло.
Ізраелашвілі і його колеги передбачили своє відкриття, проводячи дослідження, в якому вони намагалися зрозуміти і знайти шляхи лікування захворювань.
«Клітинні мембрани є складними і дискретними структурами, дозволяючи передавати різноманітні сигнали до клітки, а також діють як посередники при специфічних взаємодіях з бактеріями і вірусами», говорить Жан Чин, доктор філософії.
«Це дослідження розширить наші знання про структуру мембрани і її функції поряд з процесами розвитку мікробних інфекцій, зокрема розширюючи наше розуміння ролі гідрофобних сил в динаміці мембран».
«Розуміння того, як взаємодіють вода і масло-подібні речовини має величезне значення для пояснення властивостей і функцій багатьох біологічних та інженерних матеріалів», говорить Роберт Веллек.
«Все почалося з самого низу. Я шукав ключі до цього взаємодії протягом 30 років. Ми в захваті від результатів, але минуло багато часу, перш ніж ретельно підібраними кроками ми досягли цього результату », говорить Ізраелашвілі.
Якщо рішення рівнянь для Вас - справжня проблема, то скористайтеся безкоштовною програмою на сайті loviotvet.ru. Програма-калькулятор покаже Вам не тільки правильну відповідь, але і етапи рішення задачі.