La incrustación de moléculas hidrófobas en agua parece bastante diferente de lo que se suponía anteriormente. En agua, Las moléculas hidrofóbicas están rodeadas por dos poblaciones de agua diferentes:la capa interior forma una red bidimensional de moléculas de agua. La siguiente capa está formada por una segunda población de agua que es casi voluminosa pero forma enlaces de hidrógeno ligeramente más fuertes con el agua a granel. La suposición hasta la fecha era que tetraédrica, El agua "similar al hielo" domina en la capa de hidratación más interna de las moléculas hidrófobas. Ocurre justo lo contrario. Estos nuevos hallazgos fueron publicados por el equipo encabezado por la profesora Martina Havenith, cátedra de Química Física II en la Ruhr-Universität Bochum (RUB) en el Revista de letras de química física el 18 de junio de 2020.

Perspectivas por espectroscopia y simulaciones de THz

En su estudio, los investigadores investigaron la red de enlaces de hidrógeno alrededor del alcohol terc-butanol hidrófobo solvatado, ya que los investigadores utilizan alcoholes como modelos prototipo de moléculas hidrófobas. El equipo combinó resultados de simulaciones y espectroscopía de terahercios (THz).

En espectroscopía THz, Los investigadores miden la absorción de radiación de THz en una muestra. El espectro de absorción proporciona una huella dactilar de la red de agua.

Obtuvieron una imagen detallada de las capas de agua que rodean la molécula. "Nos referimos a la capa más interna como HB-wrap, donde HB significa enlace agua-hidrógeno, "explica Martina Havenith. La capa superior se llama HB-hydration2bulk, ya que describe la interfaz con el agua a granel. Conjunto, ambas capas del revestimiento a veces no son más gruesas que una sola capa de moléculas de agua. "De vez en cuando, una sola molécula de agua puede formar parte de ambas capas ".

La capa interior es más estable

Cuando la temperatura aumenta, la capa exterior se derrite primero, y la capa de envoltura de HP permanece intacta durante más tiempo. "La capa interna también tiene menos libertad para formar configuraciones distintas debido a la hidrofobicidad del soluto, "dice Havenith." Como las moléculas de agua individuales siempre deben alejarse del alcohol, forman un bidimensional, red suelta. "Las moléculas de agua en la capa exterior tienen más libertad para moverse y, por lo tanto, también más posibilidades de conectarse con otras moléculas de agua; los investigadores se refieren a este fenómeno como una mayor entropía.

Este tipo de interacción es relevante para los procesos de plegamiento de proteínas, así como para el reconocimiento biomolecular entre un fármaco y su molécula diana. Comprender el papel del agua juega un papel crucial en el proceso.