(PhysOrg.com) - Forskare vid Rensselaer Polytechnic Institute har upptäckt en ny, mer exakt metod för att mäta hur mycket - eller hur lite - nanoskala gränssnitt älskar vatten.

Undersökningarna, ledd av Shekhar Garde, Elaine och Jack S. Parker professor vid Rensselaer och chef för Institutionen för kemisk och biologisk teknik, beskrivs i en serie med tre nyligen publicerade tidskriftsartiklar. Denna nya metod för att mäta hydrofobicitet kan ha viktiga tillämpningar för framtiden för läkemedelsupptäckt, Sa Garde.

"Det är lätt att mäta hydrofobicitet i makroskala - du lägger bara en droppe vatten på en yta och tittar med dina egna ögon för att se vad det gör, ”Sa Garde. Vatten pärlor upp på hydrofoba ytor, som ett lotusblad eller stekpanna, och sprider sig på hydrofila ytor. Hydrofobicitet mäts med vinkeln med vilken vattendroppen kommer i kontakt med ytan.

"Men på nanoskala, vi kan inte riktigt lägga en droppe vatten på en proteinyta eller på en nanopartikel-som kan vara så liten som en miljarddels meter-och mäta kontaktvinklar, ”Sa Garde. ”Så det är utmanande att mäta hur hydrofob eller hydrofil en så liten yta egentligen är. Vår nya metod, dock, ger en korrekt och effektiv väg till svaret. ”

De tre tidningarna publicerades i Fysiska granskningsbrev , Förfaranden från National Academy of Sciences , och som omslagsberättelse för denna månads nummer av American Chemical Society -tidningen Langmuir .

Gardes grupp utförde omfattande molekylära simuleringar för modellering av nanoskala gränssnitt som kallas självmonterade monoskikt. De modellerade en rad hydrofoba och hydrofila ytor, och noggrant övervakade beteendet hos vattenmolekyler som gränsar mot dessa ytor. I motsats till forskarnas förväntningar, simuleringarna visade att densiteten av vatten bredvid en yta är en dålig mätare av hydrofobiciteten hos ytan. Dock, också oväntat, forskarna fann att det finns en utmärkt korrelation mellan hydrofobicitet i ytan och fluktuationer i densiteten hos det intilliggande vattnet.

Den nya metoden kan leda till ett mer robust tillvägagångssätt för att karakterisera hydrofobiciteten hos komplexa och heterogena ytor av proteiner, biomolekyler, och andra nanopartiklar, Sa Garde. Ett sådant tillvägagångssätt förväntas ha viktiga konsekvenser för att förstå hur proteiner interagerar med varandra, och hur de binder till mål. Den nya metoden kan potentiellt avsevärt öka nuvarande beräkningsmetoder för screening och utformning av läkemedel för att behandla en rad sjukdomar, Sa Garde.

De flesta av Gardes molekylära simuleringar utfördes på Rensselaer Computational Center for Nanotechnology Innovations (CCNI).

Medförfattare till de tre tidskriftspappren inkluderar kemstuderande och biologisk ingenjörsexamen Sumanth N.Jamadagni, tillsammans med kemiska och biologiska ingenjörs doktorander Sapna Sarupria och Rahul Godawat.

Tillhandahålls av Rensselaer Polytechnic Institute (nyheter:webb)