Investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio estudiaron un nuevo método para crear sistemas coloidales semisólidos con menos estrés mecánico interno al retrasar la formación de redes. Este trabajo puede ayudar a los científicos a comprender mejor los procesos biológicos relacionados con el citoplasma.

Dentro de la física de la materia blanda, los geles son una vista relativamente familiar. Ciertas suspensiones de partículas se pueden convertir en un semisólido cuando las partículas se unen para formar una red rígida. Piense en Jell-O, en el que una mezcla espesa de proteínas de gelatina se convierte en una deliciosa, postre independiente. Los geles juegan un papel importante en la biología, y puede estar involucrado en cómo las células se mueven y responden a las condiciones externas cambiantes.

Los científicos de la Universidad de Tokio estudiaron el mecanismo por el cual las partículas dispersas, llamados coloides, se unen durante la gelificación. Se cree que la mayoría de las redes de gel se forman antes de que se detenga el movimiento dinámico, lo que conduce a una tensión mecánica incorporada. Si la creación de las redes pudiera retrasarse, podrían liberarse de tal estrés y ser más estables.

"Una red sometida a tensión mecánica se estira y, a veces, se rompe. Los geles coloidales convencionales sufren tal estrés, y por lo tanto, no son tan estables. Los geles sin estrés están libres de este problema, "explica el primer autor Hideyo Tsurusawa.

El equipo descubrió que la formación de redes (percolación) ocurre después de la formación de una estructura mecánicamente estable y el cese del movimiento de las partículas para una concentración más baja de partículas coloidales en comparación con aquella en la que se forman los geles tradicionales. Los investigadores utilizaron microscopía confocal y simulaciones por computadora para comprender mejor la gelificación convencional y sin estrés. Los sistemas con coloides de poli (metacrilato de metilo) marcados con fluorescencia podrían monitorearse para ver cuánto tiempo tardaban en formarse las redes y detener el movimiento de las partículas.

La elección entre estos dos tipos de gelificación está determinada por la relación grande y pequeña entre los dos tiempos característicos, es decir., 'tiempo hasta que se forma la estructura mecánicamente estable' y 'tiempo hasta la percolación'. Es más, cuando la interacción entre las partículas es de corto alcance, la relación grande y pequeña está determinada únicamente por la fracción de volumen del coloide.

"Descubrimos que la gelificación coloidal puede agruparse universalmente en dos tipos. Se espera que esta clasificación universal de la gelificación de los sistemas de partículas contribuya de manera significativa a la comprensión de la gelificación en el campo de la materia blanda y la biología". ", dice el autor principal Hajime Tanaka." Nuestros hallazgos podrían aplicarse al desarrollo de nuevos procesos industriales que crean productos semisólidos, incluidos los productos alimenticios, más eficientemente ".