Новости химической науки > Провода из воды

Химики из Индии обнаружили крошечные нити из молекул воды внутри пептидных нанотрубок. Новое открытие позволяет исследователям напрямую наблюдать за поведением воды в ограниченном пространстве, позволяя предсказать организацию молекул воды в биологических каналах, что может помочь в разработке топливных ячеек и медицинских микроприборов.

Поперечное сечение пептидной нанотрубки позволяет разглядеть захваченный «провод» из молекулы воды. (Рисунок из JACS, 2009. DOI:10.1021/ja9038906)

На наноуровне вода может образовывать структуры, известные под названием «водные провода» («water wires»). Эти структуры важны для биологии, так как они способствуют проникновению протонов через клеточные мембраны, этот процесс является важным этапом в энергетическом обмене большинства организмов.

Механизм такого переноса протонов описывается классической теорией цепочки Гроттгусса (Grotthuss chain), однако возможность применения этой теории к «водным проводам»до сих пор не изучалась. Исследователи под руководством Падманабхана Баларама (Padmanabhan Balaram) из Индийского Института науки в Бангалоре определили конфигурацию молекул в «водном проводе», заложив фундамент для дальнейших исследований.

Баларам отмечает, что его исследования являются первым примером экспериментального наблюдения «водного провода» внутри полностью гидрофобной трубки. Результаты работы позволяют определить точное расположение молекул воды, выстроенных в одну линию – такая информация может оказаться весьма полезной в качестве основы для компьютерных моделей, описывающих поведение и строение молекул воды в замкнутом пространстве.

Группа Баларама начала работу над проектом после того, как было обнаружено, что пептид кристаллизуется в форме трубки, оставляя в центре полость, достаточную для размещения цепочки молекул воды – «водного провода». Наиболее важно то, что, находясь в полости трубки, молекулы воды не взаимодействуют с гидрофобной внутренней поверхностью трубки, что позволяет получить четкую картину взаимодействия молекул воды, свойственную их нативному окружению.

Источник: JACS, 2009. DOI:10.1021/ja9038906

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #нанотехнологии, #физическая химия, #химия поверхности, #химия полимеров