Las macromoléculas cargadas son moléculas que tienen una carga eléctrica neta. Cuando estas moléculas se disuelven en agua, interactúan entre sí mediante fuerzas electrostáticas. Estas fuerzas pueden hacer que las moléculas se autoensamblen en una variedad de estructuras, como cristales, geles y membranas.
La comprensión actual de cómo se autoensamblan las macromoléculas cargadas se basa en la teoría de Debye-Hückel, desarrollada a principios del siglo XX. La teoría de Debye-Hückel predice que las interacciones electrostáticas entre macromoléculas cargadas son repulsivas y de largo alcance. Esto significa que las moléculas tenderán a permanecer lo más alejadas posible unas de otras, lo que conducirá a la formación de estructuras abiertas y desordenadas.
Sin embargo, la nueva teoría desarrollada por investigadores de la Universidad de Illinois muestra que las interacciones electrostáticas entre macromoléculas cargadas pueden ser en realidad atractivas y de corto alcance. Esto significa que las moléculas tenderán a agruparse, lo que conducirá a la formación de estructuras más compactas y ordenadas.
La nueva teoría se basa en una combinación de cálculos teóricos y mediciones experimentales. Los cálculos muestran que las interacciones electrostáticas entre macromoléculas cargadas se ven afectadas por el tamaño y la forma de las moléculas, así como por la concentración de sal en la solución. Las mediciones experimentales confirman que la nueva teoría puede predecir con precisión el comportamiento de autoensamblaje de macromoléculas cargadas.
La nueva teoría podría tener implicaciones para el diseño de nuevos materiales. Por ejemplo, la teoría podría utilizarse para diseñar nuevos materiales que sean más resistentes y conductores. La teoría también podría utilizarse para comprender procesos biológicos, como la formación de membranas celulares y el ensamblaje de virus.
"Nuestra nueva teoría proporciona una nueva forma de comprender cómo se autoensamblan las macromoléculas cargadas", dijo el líder del estudio, el profesor Jianhua Xing. "Esto podría conducir al desarrollo de nuevos materiales y a una mejor comprensión de los procesos biológicos".
