محققان دانشگاه ملی جنوب در باهی بلانکا، آرژانتین، به مطالعه ساختارهای تونلی و حفره‌ای پرداختند.آنها قصد دارند با این تحقیقات به بررسی سایت‌های اتصال در پروتئین‌ها بپردازند تا به درک بهتری در مورد خشک ماندن این مواد بدون از دست دادن توانایی‌های خود برای واکنش دادن برسند.
چگونه سایت‌های پروتئینی درون آب خشک می‌مانند؟
شولز و همکارانش مدل‌هایی برای بررسی تونل‌ها و حفره‌های آبگریز نانومقیاس مورد استفاده قرار دادند تا تاثیر شکل هندسی را روی توانایی این ساختارها در خشک ماندن درون محلول، مورد بررسی قرار دهند.
در مقاله‌ای که این گروه در نشریه (The European Physical Journal E (EPJ E به چاپ رساندند به مطالعه تمایل پرشدن حفره‌ها و تونل‌های پیچ وخم‌دار که از آنها به عنوان تک لایه آلکن مانند، نام برده می‌شود، پرداخته می‌شود. این حفره‌ها و تونل‌های برای خواص آبگریزی‌شان انتخاب شده‌اند. در این کار تحقیقاتی پژوهشگران راهبرد تحقیقاتی خود را به گونه‌ای انتخاب کرده‌اند که مطمئن شوند هیچ فاکتوری به جز شکل هندسی روی خشک ماندن حفره‌ها و تونل‌ها تاثیرگذار نیست.
نتایج کار آنها نشان داد که کمترین انداره حفره و تونل آبگریز که می‌توان درون آن را با مولکول‌های آب پر کرد، تقریبا یک نانومتر است. اگر ابعاد حفره و تونل از این مقدار کمتر شود، این ساختارها می‌توانند خشک باقی بمانند که دلیل این موضوع شکل هندسی آنها است. اگر یک مولکول آب بخواهد درون این ساختار نفوذ کند باید برای غلبه بر پیوندهای هیدروژنی انرژی زیادی صرف کند. در مقایسه با نانولوله‌های کربنی پر شده از آب، که دو برابر کوچکتر ( با آبگریزی کمتری) نسبت به تک لایه‌های آلکن مانند هستند، تمایل به خشک ماندن در نانولوله‌های کربنی بیشتر است.
نویسنده این مقاله نشان داده است که پر کردن تونل‌ها و حفره‌های نانومتری با آب یک فرآیند دینامیک است که با گذشت زمان از حالت خشک به تر تغییر می‌کند. این گروه تحقیقاتی معتقد است که مولکول‌های آب درون حفره‌ها یا تونل‌ها به‌صورت شبکه‌ای قوی از پیوندهای هیدروژنی در می‌آیند. نوسانات گرمایی که به‌دلیل خشک شدن حفره‌ها ایجاد می‌شود منجر به پاره شدن این شبکه می‌شود که با ایجاد پیوند دوباره، این شبکه ترمیم می‌شود.
یکی از پتانسیل‌های کاربردی این سیستم در بیوفیزیک است که در آنها سایت‌های دفعی آب پروتئین‌ها، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. همچنین می‌توان از این سیستم در پدیده‌های فیزیکی مرتبط با شکل هندسی این سایت‌ها استفاده کرد. در نهایت این سیستم‌ها در درک فرآیندهای زیستی که در آنها برهمکنش پروتئین-پروتئین وجود دارد مفید هستند.
