Att applicera ett elektriskt fält på vatten i ett naturligt förekommande protein ökar vätskeflödet väsentligt och öppnar möjligheten att leverera mer effektiv vattenreningsteknik, enligt en studie medförfattare av UCD-akademiker.
Forskningen fann att applicering av cirkulärt polariserade elektriska fält på vatten i humana membranproteinkanaler, känd som aquaporin 4, resulterade i "elektropumpning" som fördubblar flödet av vatten genom de biologiska kanalerna.
Aquaporiner (AQP) är proteiner som kanaliserar vatten i alla kända livsformer och är avgörande för reglering av vatten i organ och celler.
Studien publicerad i Journal of Physical Chemistry Letters var medförfattare av professor Niall English, UCD School of Chemical and Bioprocess Engineering, och Dr Christian J Burnham, tidigare UCD School of Chemical and Bioprocess Engineering.
Utredarna använde en molekylär dynamiksimulering för att studera vilken effekt tillämpningen av den yttre kraften i ett elektriskt fält skulle ha på permeabiliteten - eller flödet av vatten - genom ett aquaporin.
Cirkulärt polariserade (CP) elektriska fält roterar på ett propellerliknande sätt. Utredarna fann att när den appliceras på vattenmolekyler 'drar den roterande eller propellerliknande momenten i CP-fältet in vatten i linjär eller framåtgående momentum.
Tillämpningen av de elektriska CP-fälten resulterade i vad de beskrev som "elektropumpning", vilket fördubblade flödet av vatten genom aquaporin.
Analyserna fann också att saltmolekyler i saltvatten är för stora för att lämna vattenmängderna, och, som ett resultat, processen ger också en metod för avsaltning av vatten.
"Det som är nytt [i denna studie] är vår förmåga att kontrollera och manipulera mängden och hastigheten och hastigheten med vilken vatten tränger igenom membranet, "sade professor Niall engelska.
"Vi kan fördubbla vattnets permeabilitet genom aquaporiner med hjälp av CP -fält."
Författarna drog slutsatsen att "elektropumpning" ökar "genombrottsmöjligheten för förbättring av rotationsfält och kontroll över vattenpermeabilitet i aquaporiner, eller andra biokanaler som en potentiellt livskraftig och konkurrenskraftig vattenreningsteknik ".
