(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute hebben een nieuwe, preciezere methode om te meten hoeveel - of hoe weinig - nanoschaalinterfaces van water houden.

De onderzoeken, geleid door Shekhar Garde, de Elaine en Jack S. Parker Professor aan Rensselaer en hoofd van de afdeling Chemical and Biological Engineering, werden gedetailleerd beschreven in een reeks van drie recente tijdschriftartikelen. Deze nieuwe methode voor het meten van hydrofobiciteit zou belangrijke toepassingen kunnen hebben voor de toekomst van medicijnontdekking, zei Garde.

"Het is gemakkelijk om hydrofobiciteit op macroschaal te meten - je doet gewoon een druppel water op een oppervlak en kijkt met je eigen ogen om te zien wat het doet, ' zei Garde. Water parelt op hydrofobe oppervlakken, zoals een lotusblad of koekenpan met antiaanbaklaag, en verspreidt zich op hydrofiele oppervlakken. Hydrofobiciteit wordt gemeten door de hoek waarmee de waterdruppel in contact komt met het oppervlak.

“Maar op nanoschaal we kunnen niet echt een druppel water op een eiwitoppervlak of op een nanodeeltje plaatsen - dat zo klein kan zijn als een miljardste van een meter - en contacthoeken meten, ' zei Garde. "Het is dus een uitdaging om te meten hoe hydrofoob of hydrofiel zo'n klein oppervlak werkelijk is. Onze nieuwe methode, echter, zorgt voor een juiste en efficiënte route naar het antwoord.”

De drie artikelen zijn gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , Proceedings van de National Academy of Sciences , en als het omslagverhaal van de uitgave van deze maand van het tijdschrift American Chemical Society Langmuir .

Garde's groep voerde uitgebreide moleculaire simulaties uit om nanoschaal-interfaces te modelleren die zelf-geassembleerde monolagen worden genoemd. Ze hebben een reeks hydrofobe en hydrofiele oppervlakken gemodelleerd, en volgde zorgvuldig het gedrag van watermoleculen die met deze oppervlakken in aanraking kwamen. In tegenstelling tot de verwachtingen van de onderzoekers, de simulaties toonden aan dat de dichtheid van water naast een oppervlak een slechte maatstaf is voor de hydrofobiciteit van dat oppervlak. Echter, ook onverwacht, de onderzoekers vonden wel een uitstekende correlatie tussen hydrofobiciteit van het oppervlak en fluctuaties in de dichtheid van het aangrenzende water.

De nieuwe methode zou kunnen leiden tot een robuustere benadering voor het karakteriseren van de hydrofobiciteit van complexe en heterogene oppervlakken van eiwitten, biomoleculen, en andere nanodeeltjes, zei Garde. Een dergelijke benadering zal naar verwachting belangrijke implicaties hebben voor het begrijpen hoe eiwitten met elkaar interageren, en hoe ze zich binden aan doelen. De nieuwe methode zou de huidige computationele benaderingen voor het screenen en ontwerpen van medicijnen voor de behandeling van een reeks ziekten mogelijk aanzienlijk kunnen verbeteren, zei Garde.

De meeste moleculaire simulaties van Garde werden uitgevoerd in het Rensselaer Computational Center for Nanotechnology Innovations (CCNI).

Co-auteurs van de drie tijdschriftartikelen zijn onder meer afgestudeerde student chemische en biologische technologie Sumanth N. Jamadagni, samen met doctoraatsstudenten Sapna Sarupria en Rahul Godawat in de chemische en biologische technologie.

Aangeboden door Rensselaer Polytechnic Institute (nieuws:web)