Vědci rozluštili záhadu: Proč se nanokapičky v buňkách nespojují, zatímco ty větší ano

Smíchání oleje a vody je klasickým příkladem, kdy se dvě kapaliny přirozeně nemísí. Zatímco molekuly vody jsou polární, olivový olej je nepolární, a proto hydrofobní a nerozpustný ve vodě.

Smíchání oleje a vody je klasickým příkladem, kdy se dvě kapaliny přirozeně nemísí. Zatímco molekuly vody jsou polární, olivový olej je nepolární, a proto hydrofobní a nerozpustný ve vodě. Směsi těchto kapalin se nazývají emulze a k jejich stabilizaci se používají emulgátory, například při výrobě vinaigrette.

V takových emulzích se olejové kapičky časem spojují a vytvářejí větší. Tento proces, známý jako hrubnutí, je obecně pochopitelný, avšak existují výjimky. Kapičky mohou zůstat stabilní po celé hodiny nebo dny. Fascinující je, že k tomuto hrubnutí nedochází v živých buňkách, kde jsou intracelulární koncentrace nižší.

Ačkoli jsou některé důvody stability v buňkách známy, často závisí na konkrétních buněčných složkách. Tyto důvody však nevysvětlují nedávné objevy, že i jednoduché nanometrové kondenzáty zůstávají stabilní po delší dobu. Proč se tedy tyto nanokapičky nechovají stejně jako jejich větší protějšky?

Mezinárodní tým vědců z Číny, USA a Japonska se touto otázkou zabýval a publikoval své poznatky v časopise Physical Review Letters. Kombinací experimentů, teorie a simulací se jim podařilo vytvořit model, který předpovídá hrubnutí v širokém rozsahu velikostí kapiček.

Model identifikuje režim hrubnutí omezený slučováním, ve kterém se slučování kondenzátových kapiček výrazně snižuje pod kritickou velikostí. To znamená, že jakmile kapičky dosáhnou určité malé velikosti, jejich tendence ke spojování prudce klesá. Tento objev nejenže poskytuje hlubší pochopení základních fyzikálních procesů, ale také naznačuje, proč může být hrubnutí potlačeno v živých buňkách. Nový model tak otevírá cestu k lepšímu pochopení stability biologických systémů a potenciálně i k vývoji nových materiálů s řízenou stabilitou.