بر اساس مدل جدیدی که ارائه شده، پژوهشگران تغییرشکل پلیمرها در یک حلال یونی در قالب غلظت و توزیع یون ها را توضیح داده اند.

محیط های زیستی همچون بدن انسان شامل انواع زیادی از پلیمرهای باردار است که در یک محیط نمکی شناورند. اندرکنش های الکترواستاتیکی با یون‌های محلول باعث می‌شود این پلیمرها به شکل‌های مختلفی خم شده و پیچ بخورند، اما متخصصان از جزئیات این فرآیند درکی ندارند. اکنون سارا اینس گلد (Sarah Innes-Gold) و همکارانش از دانشگاه کالیفرنیا، با مدلی که رابطه‌ی بین شکل یک پلیمر باردار و محیط پیرامونی‌اش را توصیف می‌کند، نشان داده‌اند که توزیع فضایی یون‌ها به اندازه‌ی غلظت‌شان اهمیت دارد.

این پژوهش‌گران مدل خود را بر پایه‌ی شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌هایی شامل ۱۰۰۰۰۰ رشته‌ی اتمی اسید هیالورونیک به انجام رسانده‌اند. این رشته‌ها مولکول‌هایی با انعطاف‌پذیری متوسط و مولفه‌ای مهم از بافت‌های همبند هستند که شکل و کارکرد سلول‌های زیستی را پشتیبانی می‌کنند. این تیم رشته‌های پلیمری منفرد را بین یک صفحه و یک میدان مغناطیسی معلق ساخته‌اند. اینس گلد و همکارانش با کشیدن مهره‌ای به واسطه‌ی یک میدان مغناطیسی، نیروی لازم برای کشیدن پلیمر تا یک طول مشخص را وقتی در یک محلول با غلظت یونی متغیر غوطه‌ور می‌شود، اندازه گرفته‌اند. آن‌ها همچنین این اندازه‌گیری را با مدل‌سازی پلیمر به صورت ۴۵۰ قطعه‌ی باردار و خنثی متناوب که با یک محلول شامل انواع چندگانه‌ای از یون‌ها اندرکنش می کند، شبیه‌سازی کرده‌اند.

تابه حال مدل‌هایی وجود داشته‌اند که پیش‌بینی کرده‌اند که شکل یک پلیمر باردار با تغییر غلظت یونی متناوباً تغییر می‌کند. با این حال این پژوهش‌گران دریافتند که شکل پلیمر در طول گستره‌ای از غلظت‌های یونی ثابت باقی می‌ماند. آن‌ها این را به ناحیه‌ای نسبت می‌دهند که غلظت یونی بالا حول پلیمر مثل یک ژاکت می‌پیچد و پلیمر را از تغییرات غلطت یونی در امان نگه می‌دارد. به گفته‌ی آن‌ها این مدل «ژاکت-یونی» را می‌توان جهت توصیف چگونگی تغییر شکل دیگر پلیمرها (مثل RNA و پروتئین‌ها) در داخل بدن توسعه داد.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز به چاپ رسیده است.

نویسنده:

سوفیا چن نویسنده‌ی آزاد علمی در آریزوناست.

منبع:

Perturbing Polymers with Salty Solutions