¿Qué hace que las partículas se autoensamblen en estructuras biológicas complejas? A menudo, este fenómeno se debe a la competencia entre fuerzas de atracción y repulsión, producido por cargas eléctricas en varias secciones de las partículas. En naturaleza, Estos fenómenos a menudo ocurren en partículas que están suspendidas en un medio, denominadas partículas coloidales, como proteínas, ADN y ARN. Para facilitar el autoensamblaje, es posible "decorar" varios sitios en la superficie de tales partículas con diferentes cargas, llamados parches.
En un nuevo estudio publicado en EPJE , Los físicos han desarrollado un algoritmo para simular la dinámica molecular de estas partículas irregulares. Los hallazgos publicados por Silvano Ferrari y sus colegas de la TU de Viena y el Centro de Ciencia de Materiales Computacionales (CMS), Austria, mejorará nuestra comprensión de lo que hace posible el autoensamblaje en los sistemas biológicos.
En este estudio, los autores modelan partículas cargadas en parches, que se componen de un cuerpo rígido con solo dos parches cargados, ubicado en polos opuestos. Luego desarrollan las ecuaciones que gobiernan la dinámica de un conjunto de tales partículas coloidales en parches.
Basado en un enfoque existente desarrollado originalmente para partículas moleculares, su simulación incluye restricciones adicionales para garantizar que las "decoraciones" de la carga eléctrica se conserven a lo largo del tiempo. A este respecto, desarrollan ecuaciones para describir el movimiento de las partículas; las soluciones de estas ecuaciones describen las trayectorias de estas partículas coloidales. Estas simulaciones de dinámica molecular se prestan para ejecutarse en paralelo en una gran cantidad de partículas.
Con estos hallazgos, los autores complementan las lecciones aprendidas de las observaciones experimentales de partículas similares sintetizadas recientemente en el laboratorio. Experimentos recientes han demostrado que las partículas coloidales decoradas en dos sitios de interacción muestran una notable propensión a autoorganizarse en estructuras muy inusuales que permanecen estables en un amplio rango de temperaturas.
