Las interacciones hidrofóbicas son un tipo importante de fuerza intermolecular que juega un papel vital en muchos procesos de la vida en Química y Física. En sistemas biológicos, Las interacciones hidrofóbicas pueden estabilizar los núcleos internos de las proteínas y formar vesículas lipídicas que almacenan nutrientes en nuestras células. Las interacciones hidrofóbicas pueden estabilizar los núcleos internos y formar vesículas lipídicas que almacenan nutrientes en nuestras células. Lo que es tan intrigante acerca de la interacción hidrofóbica es que exhibe una propiedad cooperativa llamada cooperatividad, que no existe en otras fuerzas intermoleculares fundamentales, como las interacciones dipolo-dipolo y las fuerzas de Van der Waals. Cooperatividad significa que en presencia de múltiples moléculas (al menos más de dos), la fuerza general de la interacción entre las moléculas es mucho mayor que cuando solo hay dos moléculas actuando en pares.

Una laguna importante en el conocimiento de los libros de texto sobre la interacción hidrofóbica y su cooperatividad que tiene profundas implicaciones en muchos procesos fundamentales de la naturaleza es:¿en qué medida la cooperatividad contribuye a las interacciones hidrofóbicas que estabilizan el ensamblaje de macromoléculas? Un obstáculo gigantesco para resolver este enigma de larga data es la extrema dificultad de cuantificar la cooperatividad mediante experimentos, ya que la cooperatividad se origina a partir de los movimientos colectivos de las redes de enlaces de hidrógeno del agua que rodean a los solutos hidrófobos.

En un gran avance Los científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong superaron estos desafíos al diseñar un mezclador de microfluidos innovador que monitorea la fluorescencia inducida por la agregación hidrofóbica. Este avance científico no solo permite la cuantificación de la interacción hidrofóbica molecular y su cooperatividad en solución a granel, pero también proporciona una evidencia clara y cuantitativa del papel crítico de la cooperatividad en la agregación hidrofóbica que está siendo consolidada por su teoría cinética de nucleación-crecimiento.

Sus hallazgos fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 31 de mayo 2017.

"Para cuantificar las interacciones hidrofóbicas, monitoreamos en tiempo real la agregación hidrofóbica en una solución a granel a una escala de tiempo de microsegundos, "dijo el profesor Xuhui Huang, autor correspondiente del manuscrito. "Lograr esto, Probamos la fluorescencia inducida por agregación al mezclar rápidamente agua y soluto hidrófobo utilizando el dispositivo de microfluidos. Luego ajustamos la fluorescencia medida a la teoría cinética de nucleación-crecimiento ".

"El dispositivo de microfluidos de última generación nos permite rastrear la agregación de la molécula de soluto en muy poco tiempo, escalas de tiempo de microsegundos debido a las finas dimensiones del chorro de soluto (en un diámetro submicrónico) enfocado por el flujo de microfluidos. Nuestros resultados demostraron que la unión de un monómero hidrofóbico a su agregado en el agua ocurre en un sub-microsegundo ". Prof. Shuhuai Yao, el otro autor correspondiente dio más detalles.