I ricercatori dell'Istituto di scienze industriali dell'Università di Tokyo hanno studiato un nuovo metodo per creare sistemi colloidali semisolidi con meno stress meccanico interno ritardando la formazione della rete. Questo lavoro può aiutare gli scienziati a comprendere meglio i processi biologici che coinvolgono il citoplasma.

All'interno della fisica della materia soffice, i gel sono una vista relativamente familiare. Alcune sospensioni di particelle possono essere trasformate in semisolidi quando le particelle si uniscono per formare una rete rigida. Pensa a Jell-O, in cui un vellutato mix di proteine ​​gelatinose si fonde in un delizioso, dolce da appoggio. I gel svolgono un ruolo importante in biologia, e può essere coinvolto nel modo in cui le cellule si muovono e rispondono alle mutevoli condizioni esterne.

Gli scienziati dell'Università di Tokyo hanno studiato il meccanismo con cui le particelle disperse, chiamati colloidi, si uniscono durante la gelificazione. Si pensa che la maggior parte delle reti di gel si formino prima che il movimento dinamico si fermi, che porta a sollecitazioni meccaniche intrinseche. Se la creazione delle reti potesse essere ritardata, potrebbero essere liberati da tale stress e più stabili.

"Una rete sotto tensione meccanica è allungata e talvolta rotta. I gel colloidali convenzionali soffrono di tale stress, e quindi, non sono così stabili. I gel antistress sono esenti da questo problema, " spiega il primo autore Hideyo Tsurusawa.

Il team ha scoperto che la formazione della rete (percolazione) si verifica dopo la formazione di una struttura meccanicamente stabile e la cessazione del movimento delle particelle per una concentrazione inferiore di particelle colloidali rispetto a quella in cui si formano i gel tradizionali. I ricercatori hanno utilizzato la microscopia confocale e simulazioni al computer per comprendere meglio la gelificazione convenzionale e senza stress. È stato possibile monitorare i sistemi con colloidi di poli(metilmetacrilato) etichettati con fluorescenza per vedere quanto tempo è necessario per la formazione delle reti e per l'arresto del movimento delle particelle.

La scelta tra questi due tipi di gelificazione è determinata dal grande e piccolo rapporto tra i due tempi caratteristici, cioè., 'tempo fino alla formazione della struttura meccanicamente stabile' e 'tempo alla percolazione'. Per di più, quando l'interazione tra le particelle è a corto raggio, la relazione grande e piccola è determinata esclusivamente dalla frazione di volume del colloide.

"Abbiamo scoperto che la gelificazione colloidale può essere universalmente raggruppata nei due tipi. Questa classificazione universale della gelificazione dei sistemi di particelle dovrebbe dare un contributo significativo alla comprensione della gelificazione nel campo della materia soffice e della biologia, " L'autore senior Hajime Tanaka afferma. "Le nostre scoperte potrebbero essere applicate allo sviluppo di nuovi processi industriali che creano prodotti semisolidi, compresi i generi alimentari, Più efficiente."