(PhysOrg.com) -- Theo Odijk, hai vinto. Il professore di biotecnologie alla Delft University of Technology nei Paesi Bassi ha un nuovo migliore amico in Matteo Pasquali della Rice University.

Insieme ai collaboratori del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), l'Università di Bordeaux, Francia, e Università di Vrije, Amsterdam, il professore di Rice e il suo team hanno risolto una controversia di lunga data nel campo della dinamica dei polimeri:i ricercatori hanno dimostrato una volta per tutte che Odijk aveva ragione nel proclamare che una piccola flessibilità fa molto per i filamenti rigidi in una soluzione.

Lo studio nel numero attuale della rivista Scienza mostra che anche una piccola capacità di piegarsi fornisce nanotubi e altri minuscoli, filamenti rigidi i mezzi per navigare attraverso ambienti affollati, o anche reti fisse come le matrici di celle.

L'opera di Pasquali, professore di ingegneria chimica e biomolecolare e di chimica, può portare a nuovi modi per influenzare il movimento di minuscoli filamenti adattando la loro rigidità per un dato ambiente.

I nanotubi sono allo studio per un potenziale utilizzo in tutti i tipi di rilevamento, anche nei campi apparentemente disparati delle applicazioni biologiche e dell'esplorazione petrolifera. In entrambe, la capacità di nanotubi e altri fini, particelle filamentose per muoversi attraverso i loro ambienti è fondamentale, ha detto Pasquali.

Comprendere il moto di un singolo, la catena polimerica flessibile in una rete è stata fondamentale per i progressi scientifici di Odijk e altri su, Per esempio, il comportamento del DNA I ricercatori della Rice si aspettano che la loro rivelazione non abbia un impatto minore.

Pasquali e l'autore principale Nikta Fakhri, un ex studente laureato alla Rice che ora sta facendo ricerca post-dottorato presso l'Università di Gottinga, Germania, deciso di rompere le teorie in stallo di Odijk e di altri due scienziati che non erano d'accordo sul moto browniano dei filamenti rigidi in un ambiente affollato, e se la rigidità stessa avesse avuto un ruolo.

"C'è una lunga domanda fondamentale:come si muove questo oggetto filiforme quando è affollato? Potrebbe essere affollato perché è in un gel, o perché ci sono molti oggetti filiformi con esso -- che a quell'oggetto sembra un gel, " Egli ha detto.

L'affollamento limita la capacità di viaggio di un filamento. Pensa di provare ad andare dalla parte posteriore alla parte anteriore di un autobus affollato; ci vuole una certa agilità per farsi strada tra i corpi stipati. "Si scopre che con un po' di flessibilità, un filamento può esplorare lo spazio circostante in modo molto più efficace, " Disse Pasquali.

Ciò diventa importante quando l'obiettivo è far sì che i filamenti trovino ed entrino in un poro cellulare per erogare una dose di farmaco o per agire come un sensore fluorescente.

"Se guardi il corpo umano, dicono che siamo fatti per il 60% di acqua, ma non sguazziamo, "Ha spiegato Pasquali. "Questo perché l'acqua è intrappolata nei pori. Quasi tutta l'acqua del nostro corpo è in strutture gelatinose:all'interno delle nostre cellule, che sono carichi di reti filamentose, o nel liquido interstiziale che circonda queste cellule. Siamo un grande, morbidosi, mezzo poroso. Dobbiamo capire come si muovono le nanoparticelle in questo mezzo".

Pasquali e Fakhri hanno imitato le reti biologiche utilizzando diverse concentrazioni di gel di agarosio, un materiale poroso spesso usato come filtro in biochimica e biologia molecolare per DNA e proteine. Il gel forma una matrice di dimensioni controllabili attraverso la quale le molecole possono muoversi.

I nanotubi fungevano da sostituto per qualsiasi tipo di filamento, anche se uno la cui rigidità può essere controllata. Come un tubo in PVC nel macromondo, i nanotubi diventano più rigidi man mano che diventano più spessi; ma anche i tubi più rigidi possono flettersi un po' con la lunghezza, e questi tubi erano migliaia di volte più lunghi di quanto fossero larghi.

Lo studio è iniziato in modo un po' fortuito quando il coautore Laurent Cognet, ricercatore al CNRS e all'Università di Bordeaux, cercato di immobilizzare i nanotubi in gel di agarosio. Notò in un esperimento fallito che i nanotubi si muovevano in modo "divertente" e ne discusse con Pasquali.

Pasquali ha chiesto se i nanotubi si stessero replicando - gergo scientifico per un movimento simile a un serpente - e Cognet ha detto di sì. Fakhri, che studiava la dinamica dei nanotubi, si è recato al laboratorio di Bordeaux di Cognet e il coautore Brahim Lounis per catturare immagini dei nanotubi in movimento.

Le risultanti immagini spettroscopiche e fisse e video dirette di 35 nanotubi fluorescenti a parete singola li hanno mostrati serpeggiando attraverso il gel, sondare pori e percorsi. I nanotubi, come tutti i filamenti, obbediva alle regole del moto browniano indotto dal calore; erano spinti e tirati dagli stati in continua evoluzione delle molecole che li circondavano.

La ricerca ha stabilito che la flessibilità migliora notevolmente la capacità dei nanotubi di aggirare gli ostacoli e accelera la loro esplorazione.

Pasquali ha detto che Fakhri ha ostinatamente perseguito la sua analisi del movimento dei nanotubi attraverso il riconoscimento computerizzato delle immagini e il tracciamento del movimento, così come l'analisi dinamica vecchio stile di carta e matita. Ha detto che il suo collaboratore di lunga data, co-autore Frederick MacKintosh, un fisico teorico all'Università di Vrije, è stato di grande aiuto. MacKintosh studia le dinamiche delle reti biologiche da quasi due decenni.

Pasquali intende sostituire il gel con vere rocce per vedere come i nanotubi, che possono essere utilizzati come sensori di rilevamento dell'olio, muoversi in un ambiente più strutturato. "Le rocce possono essere un po' più complicate, " ha detto. "La domanda qui è, cosa possono fare i nanotubi meglio delle nanoparticelle? La risposta potrebbe essere che i nanotubi sottili possono interagire con i campi elettromagnetici più fortemente di altre nanoparticelle dello stesso volume".