Zrozumienie aktywnych kropel
Nie wszystkie krople są jednakowe. W rzeczywistości niektóre są aktywne, a inne pasywne. „Podczas gdy krople pasywne są w stanie równowagi lub blisko niego, krople aktywne są zasadniczo niestabilne” — tłumaczy Job Boekhoven(odnośnik otworzy się w nowym oknie), profesor nadzwyczajny na Uniwersytecie w Monachium(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (TUM). Oznacza to, że krople aktywne w odróżnieniu od pasywnych tworzą się w odpowiedzi na paliwo i rozpadają się w przypadku jego braku. Innymi słowy cząsteczki tworzące aktywne krople muszą być wytwarzane w reakcjach napędzanych paliwem, inaczej będą się stale rozpadać. „Żadne z tych zachowań nie przypomina tego, co zaobserwowaliśmy w przypadku «normalnych» kropel, takich jak te w sosie winegret czy mleku” — dodaje Boekhoven. Może uda się zrozumieć lepiej to dziwne zachowanie dzięki wsparciu projektu ActiDrops finansowanego ze środków UE.
Nieoczekiwane zachowania aktywnych kropel
Koordynowany przez TUM i wspierany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) projekt ActiDrops stworzył systemy modelowe, które pozwalają naukowcom badać unikalne zjawiska i zachowania aktywnych kropli. Jednym z najbardziej interesujących odkryć był fakt, że krople te mogą regulować swój rozmiar, gdy są aktywne. Według Boekhovena, zachowanie to jest całkowitym przeciwieństwem tego, co można zaobserwować, gdy krople są w stanie równowagi. „Jeśli przyjrzymy się winegretowi, możemy zobaczyć, że krople oleju nie są stabilne, ale cały czas rosną” — wyjaśnia. Naukowcy odkryli również nowe i całkowicie nieoczekiwane zachowanie: w pewnych warunkach aktywne krople mogą zmienić się z kropli w skorupę materiału kropli. „Można to porównać z zamianą litej kuli do kręgli w pustą piłkę do nogi” — wyjaśnia Boekhoven. Twierdzi również, że z termodynamicznego punkty widzenia nie ma to sensu, ponieważ nowa struktura ma większą powierzchnię, co jest niepożądane. „Odkryliśmy, że krople te zachowują się w ten sposób nie ze względu na termodynamikę, ale na kinetykę aktywacji i dezaktywacji” — dodaje. „Odkrycie, jak i dlaczego krople to robią, było naprawdę satysfakcjonującym doświadczeniem”.
Od laboratorium po życie codzienne — aktywne krople można znaleźć wszędzie
Już teraz wyniki projektu mają wpływ na rzeczywistość. „Aktywne krople to nie tylko dziwny materiał, który występuje tylko w naszym laboratorium, można je zaobserwować wszędzie w biologii” — zauważa Boekhoven. „Im więcej się o nich dowiadujemy, tym bardziej dostrzegamy ich kluczową rolę dla zdrowego życia”. Przykładowo odkrycie, że aktywne krople pełnią istotną rolę w chorobach, oznacza potencjalną możliwość wykorzystania ich do opracowania nowych materiałów do zastosowań w dostarczaniu leków i biologii syntetycznej. Wymaga to jednak od naukowców możliwości zbadania biologicznej wersji aktywnych kropli. Zdaniem Boekhovena: „Model bottom-up opracowany w ramach projektu ActiDrops umożliwia takie badania naukowe”. Boekhoven i jego zespół już wykorzystują te modele do syntezowania życia. „Syntetyczne życie całkowicie zrewolucjonizowałoby biotechnologię, umożliwiając produkcję leków i rozkład niechcianych tworzyw sztucznych i innych zanieczyszczeń” — podsumowuje.
