Para los bioquímicos, medir el tamaño y las propiedades de difusión de moléculas grandes como proteínas y ADN utilizando técnicas dinámicas de dispersión de luz y la fórmula de Stokes-Einstein ha sido en su mayoría sencilla durante décadas, excepto por un inconveniente importante: no funcionacuando estas macromoléculas llevan una carga eléctrica.
Ahora el teórico de polímeros Murugappan Muthukumar de la Universidad de Massachusetts Amherst ha derivado una solución al dilema de 40 años, proponiendo una nueva teoría que permite a los químicos, ingenieros y bioquímicos de polímeros aplicar por primera vez con éxito la ley de Stokes-Einstein que rigesituaciones que involucran macromoléculas cargadas. Los detalles aparecen en la edición en línea temprana actual de Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Como explica Muthukumar, "la capacidad de las moléculas para difundirse se reduce a medida que el tamaño de la molécula aumenta, pero para las moléculas cargadas, no es cierto, la difusión no depende del tamaño. Esto fue muy sorprendente para los físicos y bioquímicos hace 40 añoscuando intentaban medir macromoléculas cargadas usando dispersión de luz. También descubrieron que las moléculas de la misma carga se estaban agregando o agrupando cuando debían repeler entre sí. Fue muy sorprendente y nadie entendió por qué ".
Además, los experimentos mostraron que cuando la repulsión entre moléculas cargadas de manera similar se debilita al agregar sal a la solución, los grupos desaparecieron, dice. "La gente se desconcertó al no poder medir el tamaño de estas moléculas con precisión,y por su comportamiento inusual "
Después de un largo proceso de eliminación de posibles explicaciones, ahora comprende lo que está sucediendo. "Resulta que estas moléculas no están solas, hay pequeños iones a su alrededor, neutralizando las cargas de las macromoléculas", dice Muthukumar. "los iones pequeños son más ágiles y controlan el comportamiento de las macromoléculas ".
Su artículo ofrece fórmulas y predicciones comprobables de una nueva teoría o ley que rige las macromoléculas cargadas, el ADN, las proteínas y los polielectrolitos sintéticos. Los científicos experimentales de polímeros ya están probando las nuevas ideas en las investigaciones actuales.
Muthukumar dice que esta solución le llevó diez años resolverlo. "Comencé simplemente creyendo en los hechos experimentales y aceptando que debía haber una explicación. Comencé dando un paseo y preguntándome, ¿cómo podría ser esto?"
A medida que el teórico se acercó a los experimentadores con sus ideas para resolver el enigma a lo largo de los años, cada uno tenía una objeción que Muthukumar tuvo que superar. Finalmente, llegó a la solución de iones y no escuchó ninguna protesta. "Tienen que estar allí", dijo ahora.dice: "Todo el sistema tiene que ser eléctricamente neutro, de lo contrario tendría una inestabilidad, lo que no sucede. Ahora sabemos cuánto están contribuyendo los iones pequeños. Usando mi fórmula, el tamaño de las macromoléculas cargadas ahora se puede determinar con precisión usandodispersión de la luz."
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Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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