Ученые обнаружили «очень энергетическую» воду с огромным потенциалом
Вот что вы узнаете, прочитав эту историю:
Вода, заключенная между молекулами, ведет себя иначе, чем свободная вода, поскольку она содержит больше энергии.
Исследователи обнаружили, что когда другая молекула вытесняет эту воду, энергия, которую оставляет вода, позволяет всей молекуле создавать более прочные связи с другими молекулами.
Ученые считают, что использование этого свойства воды может помочь в разработке новых материалов и лекарств, что делает их более эффективными на молекулярном уровне.
Будь то в виде текучих рек, волн или капель дождя, протекающих по окну автомобиля, вода почти всегда кажется в движении. Но что произойдет, если она окажется в ловушке до такой степени, что она совершенно не сможет двигаться?
Возможно, жидкая вода может быть обездвижена, но когда это происходит, все становится странным. Когда она ограничена особенно тесными пространствами между молекулами, она может начать вести себя странно, и как именно она взаимодействует с этими молекулами, ее пойманная между ними была неизвестна. Эту загадку хотел решить химик Фрэнк Бидерманн из Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии. В попытке положить конец спору о том, сосуществует ли пойманная вода с окружающими ее молекулами или участвует в их взаимодействиях, он и его исследовательская группа изучили поведение пойманной воды с помощью компьютерного моделирования — и нашли что-то удивительное.
Вода, пойманная между молекулами, очень энергична, несмотря на то, что не может двигаться, но она меняется, как только другая молекула входит в сцену и вода вытесняется. С таким большим количеством отложенной энергии вода масштабируется из пространства, которое она занимала, толкая новую молекулу внутрь. И, как оказалось, энергия, которую она высвобождает, достаточно интенсивна, чтобы фактически укрепить связь между новой молекулой и пустым пространством, которое она теперь заполняет. Она также укрепляет связи между исходной молекулой и другими молекулами, с которыми она связывается, хотя насколько сильной становится эта связь, зависит от типа вещества, с которым вода взаимодействует.
«Настоящий вычислительный анализ упрощенных систем «хозяин-гост» ясно показывает, что на аффинности связывания сильно влияют термодинамические свойства воды, вытесненной из мест связывания, — сказал Бидерманн в исследовании, недавно опубликованном в журнале «Angewandte Chemie». — Эти термодинамические свойства воды и связанная с ними благоприятность водоизмещения сильно различаются с химической природой хозяина [молекулы]».
Подумайте об этом явлении, как о переполненном вагоне метро в час пик, когда каждое место и пространство для стоянки заняты. Пассажиры будут стремиться выбраться как можно скорее, и толпа людей выльется на платформу, когда двери наконец откроются, позволяя разным людям претендовать на каждое доступное место или место, чтобы встать перед поездом снова. Начальная группа пассажиров похожа на молекулу воды. Как только они убегают, они оставляют пустой автомобиль для второй группы, чтобы втиснуться в, и видя, сколько свободного места существует на платформе, они могут лихорадочно проталкивать их мимо всех остальных.
Хотя в метро не происходит физической передачи энергии, можно утверждать, что люди, выходящие за двери, могут побудить тех, кто ждет, чтобы сесть на борт, как можно скорее присесть и занять место, прежде чем останется только стоячее место. И все это поднимается до 11 в час пик. Аналогично, высокоэнергетическая вода может выделять больше или меньше энергии в зависимости от того, сколько энергии она должна начать и какая молекула вступает, действуя как связующая сила для новой молекулы. Вода, которая имеет больше энергии для высвобождения и взаимодействия с правильной молекулой, действует как эти толпы в час пик.
Открытие Бидермана может иметь приложения далеко за пределами выяснения физики и химии поведения запертой воды. Укрепление связей между молекулами таким образом может в конечном итоге создать более сильные лекарства и материалы. Если вода оказывается запертой между белками в лекарстве, ученые могут разработать формулу, которая позволяет конкретным активным молекулам вытеснять эту воду и использовать силу связывания, которую предлагает ее энергия. Усиленные связи тогда сделают лечение более эффективным.
«Разработанные здесь концепции применимы к другим макромолекулярным молекулам-хозяевам, — говорят исследователи. — Таким образом, они могут быть широко полезны для объяснения наблюдений и руководства разработкой фармацевтических препаратов и надмолекулярных систем».
** Вам тоже может понравиться**
