|
Открыли высокоэнергетическую воду
|
|
|
|
Кажется, что вода почти всегда находится в движении, будь то течение рек, волнообразные волны или капли дождя, стекающие по стеклу автомобиля. Но что произойдет, если он окажется в ловушке до такой степени, что совершенно не сможет двигаться?
|
|
|
|
Вода в жидком виде может быть обездвижена, но когда это происходит, все становится странным. Находясь в особенно узких пространствах между молекулами, она может начать вести себя странно, и как именно она взаимодействует с теми молекулами, между которыми она оказалась, было неизвестно. Именно эту загадку хотел разгадать химик Франк Бидерманн из Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии. В попытке положить конец спорам о том, сосуществует ли захваченная вода с окружающими ее молекулами или участвует в их взаимодействиях, он и его исследовательская группа изучили поведение захваченной воды с помощью компьютерного моделирования — и обнаружили нечто удивительное.
|
|
|
|
Вода, заключенная между молекулами, обладает высокой энергией, несмотря на то, что не может двигаться, но это меняется, как только на сцену выходит другая молекула и вода вытесняется. При таком количестве накопленной энергии вода выходит из пространства, которое она занимала, вытесняя новую молекулу. И, как оказалось, высвобождаемая при этом энергия достаточно интенсивна, чтобы на самом деле укрепить связь между новой молекулой и пустым пространством, которое она сейчас заполняет. Это также укрепляет связи между исходной молекулой и другими молекулами, с которыми она связывается, хотя насколько прочной становится эта связь, зависит от типа вещества, с которым взаимодействует вода.
|
|
|
|
|
|
|
“Настоящий компьютерный анализ упрощенных систем ”хозяин-гость" ясно показывает, что на степень связывания сильно влияют термодинамические свойства воды, вытесняемой из мест связывания", - сказал Бидерманн в исследовании, недавно опубликованном в журнале Angewandte Chemie. “Эти термодинамические свойства воды и связанная с ними благоприятность вытеснения воды сильно зависят от химической природы основной [молекулы]”.
|
|
|
|
Представьте себе это явление как переполненный вагон метро в час пик, когда все места заняты. Пассажиры будут стремиться выйти как можно скорее, и, когда двери наконец откроются, на платформу хлынет поток людей, что позволит разным людям занять все свободные места или постоять до того, как поезд снова тронется с места. Первоначальная группа пассажиров подобна молекуле воды. Как только они убегают, они оставляют пустой вагон, чтобы вторая группа могла втиснуться в него, и, видя, как много свободного места на платформе, они могут отчаянно проталкиваться мимо всех остальных.
|
|
|
|
Хотя в метро не происходит физической передачи энергии, можно утверждать, что поток людей, выходящих из дверей, может стать стимулом для тех, кто ждет посадки, спешить и занимать места как можно скорее, пока не остались только стоячие места. И в час пик движение в метро увеличивается до 11 часов. Аналогичным образом, высокоэнергетическая вода может выделять больше или меньше энергии в зависимости от того, сколько энергии у нее изначально было и какая молекула поступает, действуя как связующая сила для новой молекулы. Вода, которая выделяет больше энергии и взаимодействует с нужными молекулами, действует подобно толпе в час пик.
|
|
|
|
Открытие Бидермана может найти применение далеко за пределами изучения физики и химии поведения воды в ловушке. Укрепление связей между молекулами таким образом может в конечном итоге привести к созданию более прочных лекарств и материалов. Если будет обнаружено, что вода удерживается между белками в лекарстве, ученые могут разработать формулу, которая позволит специальным активным молекулам вытеснять воду и использовать связывающую силу, которую обеспечивает энергия. Усиленные связи сделают лечение более эффективным.
|
|
|
|
“Разработанные здесь концепции применимы к другим макромолекулярным молекулам-хозяевам”, - сказали исследователи. “Таким образом, [они] могут быть широко полезны для объяснения наблюдений и руководства разработкой фармацевтических препаратов и супрамолекулярных систем”.
|
|
|
|
Источник
|
