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Public release date: 28-Feb-2005

Científicos de la UAB descubren el origen de una misteriosa fuerza física

La investigación puede mejorar el diseño de productos para las industrias química, farmacéutica y alimentaria.



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Cientficos de la Universitat Autnoma de Barcelona y del Imperial College de Londres han encontrado la explicacin del origen de la fuerza de hidracin, un fenmeno por el que algunas especies qumicas y bioqumicas complejas (entre ellas el DNA y otras molculas con carga electrosttica) se repelen a distancias muy cortas cuando estn rodeadas de agua. La investigacin puede mejorar el diseo de productos qumicos de gran inters para las industrias qumica, farmacutica y alimentaria.

Desde los aos 70, los cientficos han intentado comprender cual es el origen de una fuerza de repulsin que aparece entre las molculas con carga electrosttica, como el DNA y otras biomolculas, cuando se encuentran situadas a distancias muy cortas y en medio acuoso. La fuerza fue bautizada como fuerza de hidracin.

Jordi Faraudo, investigador del Departamento de Fsica de la UAB, y Fernando Bresme, del Departamento de Qumica del lImperial College de Londres, han estudiado en detalle esta misteriosa fuerza y han descubierto su origen.

Del mismo modo que una bandera ondea segn la direccin en que sopla el viento, en el mbito microscpico las molculas de agua tienen un comportamiento similar y se orientan dbilmente en la direccin en que apunta un campo elctrico. Pero si el agua est en contacto con superficies que crean pequeos campos elctricos, como es el caso del agua en contacto con compuestos qumicos como los presentes en muchos detergentes, esto no es as: las molculas de agua tienen una capacidad sorprendente de organizarse en estructuras complejas que se orientan fuertemente para anular el campo elctrico e, incluso, invertirlo. Este comportamiento anmalo del agua fue descubierto por los mismos investigadores y publicado en Physical Review Letters en abril del ao pasado.

Ahora, los cientficos han descubierto que esta extraa propiedad es la responsable de la fuerza de hidracin que aparece cuando el agua rodea determinados tipos de molculas con carga electrosttica, como la de DNA y ciertos compuestos biolgicos, as como cuando se forman pelculas finas de detergentes. El descubrimiento se publica en la ltima edicin de Physical Review Letters.

El agua es el disolvente en el que tienen lugar numerosos procesos fsicos y la mayora de los procesos qumicos y biolgicos. Por lo tanto, comprender mejor la naturaleza de las interacciones entre molculas disueltas en agua es esencial para entender muchos de estos procesos. Entre ellos destacan la adhesin de las substancias a las membranas celulares y el repliegue de las protenas. Ambos procesos son fundamentales en la investigacin biomdica, ya que buena parte del diseo de nuevos frmacos est basado en conocer como las substancias atraviesan la membrana de las clulas para introducirse en ellas. A menudo, estos frmacos son protenas diseadas para bloquear o potenciar la accin de otras substancias. En estos casos, conocer con precisin el repliegue de las protenas es fundamental, ya que segn la forma que adopten en el espacio al doblarse pueden actuar con mayor o menor eficacia.

Conocer bien las propiedades de esta fuerza, que aparece en los procesos de adhesin entre molculas rodeadas de agua, tambin tiene aplicaciones en la industria qumica. Concretamente en todos los casos en que se tiene que conseguir la estabilidad de suspensiones coloidales, como en la elaboracin de pinturas, de cosmticos y de alimentos como los yogures o las mayonesas.

Imgenes:

Simulaciones por ordenador del comportamiento anmalo de las molculas de agua atrapadas entre dos capas de detergente.

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