Главная / Уравнение, которое может объяснить силы отталкивающие воду от масла

Уравнение, которое может объяснить силы отталкивающие воду от масла

Опубликовано Мир науки и техники в 22 Октябрь, 2011 - 08:08.

В молекуле ДНК гидрофобные силы выталкивают воду среди азотистых основ, которая служит причиной движения основ навстречу друг друга, образовывая двойную спираль (UC Santa Barbara)

Впервые ученые вывели уравнение, которое предусматривает гидрофобные взаимодействия между молекулами. Эти взаимодействия могут объяснить, почему масло и воду невозможно смешать, а также показывают как построены белки и что держит биологические мембраны вместе.

«Это настоящий прорыв, и кульминация многолетних исследований», говорит Яков Израелашвили, профессор химической инженерии из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре. «Уравнение должно стать для ученых инструментом для начала количественной оценки и прогнозирования молекулярных и поверхностных сил между органическими веществами и водой».

Используя светочувствительное поверхностно-активное вещество - молекулу, подобную по структуре к обычному мылу, и похожую на жиры и липиды, исследователи разработали инновационную технологию для измерения или изменения сил между слоями молекул в воде, используя пучки УФ-излучения или видимого света. В результате они получили общее уравнение, которое применяется к еще более сложным системам, таким как клеточная мембрана или белок.

«Нам повезло найти правильное объединение экспериментальных методов и теории», говорит Бред Чмелка, профессор химической инженерии и соавтор исследования. «Ключом нашего исследования было использование поверхностно-активных молекул, способных реагировать на свет, средства измерения этих тонких поверхностных сил и применение знаний о том, что именно мы искали».

Они использовали высокочувствительный инструмент - аппарат для измерения чувствительности поверхностных и гидрофобных сил на молекулярном уровне. Теперь эта методика является стандартной, в 1970-х годах ее начал исследовать Израелашвили вместе с коллегами. «В общей химии студенты учат Ван дер Ваальсовые силы - слабые силы, которые действуют между всеми молекулами. Эта теория была разработана больше 100 лет тому», объясняет Израелашвили.

«Согласно теории Ван дер Ваальса масло и вода должны смешиваться, а поверхностно-активные вещества не должны образовывать мембраны, что они и делают. Не было ни одной доказанной теории объяснения этих специфических гидрофобных взаимодействий. Такое поведение, как мы знаем, существует и имеет решающее значение в повседневной жизни».

Уравнение, которое может объяснить силы отталкивающие воду от масла

Гидрофобное и гидрофильное взаимодействия являются центральными для дисциплин химии, физики и биологии, которые являются базовыми для современных разработок в производстве от моющих средств к фармацевтическим препаратам и новым биотехнологиям. Новое уравнение найдет применение в технологиях фильтрации воды, разделении мембран, биомедицинских исследованиях, методах генной терапии, производства биотоплива, пищевой химии.

Распространение вирусов и болезней в человеческом организме непосредственно связано с гидрофобными свойствами на клеточном уровне. Одной из проблем, связанных с химиотерапией для лечения рака, является возможность прямой доставки препарата к раковым клеткам, а не введение его во все тело.

Израелашвили и его коллеги предусмотрели свое открытие, проводя исследование, в котором они старались понять и найти пути лечения заболеваний.

«Клеточные мембраны являются сложными и дискретными структурами, разрешая передавать разнообразные сигналы к клетке, а также действуют как посредники при специфических взаимодействиях с бактериями и вирусами», говорит Жан Чин, доктор философии.

«Это исследование расширит наши знания о структуре мембраны и ее функции рядом с процессами развития микробных инфекций, в частности расширяя наше понимание роли гидрофобных сил в динамике мембран».

«Понимание того, как взаимодействуют вода и масло-подобные вещества имеет огромное значение для объяснения свойств и функций многих биологических и инженерных материалов», говорит Роберт Веллек.

«Все началось из самого низа. Я искал ключи к этому взаимодействию на протяжении 30 лет. Мы в восторге от результатов, но прошло много времени, прежде чем тщательно подобранными шагами мы достигли данного результата», говорит Израелашвили.

Если решение уравнений для Вас – настоящая проблема, то воспользуйтесь бесплатной программой на сайте loviotvet.ru. Программа-калькулятор покажет Вам не только правильный ответ, но и этапы решения задачи.

Теги: , ,

Читайте нас тут


Наш RSS В Контакте [info]

Фото обзоры

Рейтинг@Mail.ru