Исследователи Казанского федерального университета совместно с коллегами из США сделали неожиданное открытие: даже в сверхчистой деионизованной воде, используемой в лабораторных экспериментах, могут присутствовать экзополимерные прозрачные частицы — гелеобразные структуры биологического происхождения.
Эти микрогели, как выяснилось, способны вызывать агрегацию одноименно заряженных коллоидных частиц, что ранее считалось невозможным с точки зрения классической теории ДЛФО. Работа, опубликованная в журнале Applied Clay Science, объясняет парадокс, известный со времен Ирвинга Ленгмюра, когда частицы с одинаковым зарядом при определенных условиях притягиваются, а не отталкиваются, как предсказывает теория.
Команда Центра аналитической биофотоники и инженерии клеточной поверхности КФУ под руководством главного научного сотрудника Равиля Фахруллина впервые показала, что в формировании таких устойчивых кластеров ключевую роль играют экзополимерные частицы — комплексы полисахаридов и других биомакромолекул. Эти частицы формируют своеобразные «мосты» между одноименными частицами, притягивая их друг к другу на расстояниях до 600 нанометров.
Особую ценность открытию придает тот факт, что исследование началось с изучения стабильности нанотрубок галлуазита в средствах ухода за волосами — и случайно привело к фундаментальному научному результату. Ученые использовали темнопольную микроскопию и атомно-силовую микроскопию, чтобы зафиксировать редкие, но устойчивые случаи агрегации частиц в условиях, которые ранее считались неспособными к подобным процессам.
По словам Равиля Фахруллина, экзополимерные частицы — повсеместное, но незаметное явление. Они обнаруживаются в морской и пресной воде, а теперь — как оказалось — и в стерильной деионизованной воде, где они самопроизвольно формируются из растворенных биомолекул. Их присутствие может оказывать влияние на широкий спектр химических и биологических процессов, включая формирование биопленок, загрязнение фильтров и даже эффективность антимикробных покрытий.
Мы не знали, что в любой, даже самой «чистой» воде, есть такие активные компоненты. Это может изменить подход к проведению лабораторных экспериментов и интерпретации данных в химии и биофизике.
- Равиль Фахруллин
Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда и в рамках программы «Приоритет-2030». Уникальный результат не только дает ключ к разгадке старой научной загадки, но и открывает новые горизонты для исследований в области наноматериалов, биофизики и химии водных растворов.
Источник: Минобрнауки РФ
