I fisici dell'École Normale Supérieure e dell'Università di Scienze e Lettere di Parigi in Francia hanno dimostrato teoricamente che la setacciatura attiva, rispetto alla sua controparte passiva, può migliorare le capacità di separazione dei sistemi di filtrazione. Queste nuove opinioni su come la setacciatura attiva potrebbe migliorare sistemi come quelli utilizzati nella purificazione dell'acqua e nella dialisi sono state riportate questa settimana in Il Giornale di Fisica Chimica . Il setaccio attivo ha anche il potenziale per filtrare le molecole in base alla dinamica del movimento, aprendo una strada completamente nuova nel campo della scienza delle membrane basata sulla capacità di regolare la pressione osmotica.

setacci, da scolapasta da cucina a complesse macchine per dialisi, tutti hanno pori "passivi" per filtrare le molecole indesiderate dal prodotto desiderato. Mentre scolare gli spaghetti è un semplice esempio, il filtraggio di molecole specifiche su scala nanometrica per applicazioni biomediche e per la produzione di acqua pulita è un processo complesso e costoso. Eventuali miglioramenti a questo processo sono oggetto di molte indagini.

La setacciatura attiva sostituisce i fori passivi in ​​un setaccio con aperture simili a porte che si aprono e si chiudono secondo comandi esterni. Questi pori attivi possono discriminare con precisione tra le molecole ed essere attivati ​​e disattivati ​​a seconda delle esatte condizioni di setacciatura. Perciò, la setacciatura attiva offre un livello di controllo dinamico che non possediamo negli attuali sistemi di filtrazione.

I ricercatori hanno studiato alcuni tipi di comandi esterni per controllare le porte dei pori di un setaccio, compreso un 'scuotimento' meccanico e un segnale elettrico per cambiare la carica a guardia delle porte.

"Abbiamo messo insieme un quadro generale per descrivere i fori nella membrana che hanno una sorta di aspetto dinamico che potresti modificare esternamente, ", ha detto Sophie Marbach all'École Normale Supérieure. "È una proposta entusiasmante perché è un concetto nuovo e non sappiamo a cosa porterà".

Una delle possibilità è che le molecole possano essere smistate attivamente, cioè., ordinare le molecole in rapido movimento separatamente da quelle lente in base alle loro proprietà dinamiche. Questo sarebbe utile per fare distinzioni fini tra molecole molto simili ed è già noto che si verificano in natura. Ad esempio, il poro KSCA, un canale del potassio presente nei batteri del suolo, si pensa che selezioni il potassio usando la sua velocità per distinguerlo dal sodio di dimensioni e carica molto simili.

La "pressione osmotica" di un filtro è fondamentale affinché le molecole si muovano attraverso i nanopori, ma il cambiamento attivo dei pori altera la pressione osmotica e cambia lo status quo. Ciò suggerisce che la regolazione della pressione osmotica potrebbe essere sfruttata per sviluppare ulteriormente le tecniche di setacciatura.

"Poiché il quadro teorico è in una fase iniziale, non è ovvio conoscere le conseguenze di ciò che accadrà, " Marbach ha detto. "Ci sono un sacco di domande teoriche in giro."