O acesso à água potável é considerado um dos principais desafios do século XXI, e os cientistas acabam de abrir um caminho para novos processos de filtração. Inspirado por proteínas celulares, desenvolveram membranas com canais artificiais assimétricos no interior, a partir da qual eles foram capazes de observar água "quiral" 1. A quiralidade é uma propriedade que favorece o escoamento de materiais indispensáveis ​​à filtração. Este trabalho, conduzido por pesquisadores do CNRS do Institut Européen des Membranes (CNRS / ENSCM / Université de Montpellier) e do Laboratoire CNRS de Biochimie Théorique, em colaboração com cientistas dos EUA, foi publicado em Avanços da Ciência em 23 de março, 2018.

Do desejo de desenvolver tecnologias inovadoras para filtração e purificação de água, pesquisadores desenvolveram membranas com canais artificiais inspirados nas proteínas que formam os poros das membranas biológicas:as aquaporinas. Usando uma técnica espectroscópica inovadora, eles foram capazes de observar que, no espaço muito restrito desses canais, as moléculas de água se organizam de maneira muito regular, em uma estrutura de fio molecular orientada:a água tornou-se "quiral".

Identificar a água quiral nos canais artificiais dessas membranas lipídicas, sob condições fisiológicas semelhantes aos poros naturais, foi um tour de force. Esse arranjo muito regular de moléculas já havia sido observado em estruturas sólidas de compostos naturais ou artificiais, mas é difícil de observar na solução, onde as moléculas de água são muito móveis.

Esse arranjo em "fio" das moléculas de água é explicado pela polaridade da molécula de água conjugada com a assimetria dos canais. Água, via ligações de hidrogênio, interage com as paredes dos canais artificiais. Nas superestruturas resultantes, as moléculas que formam os canais transmitem seu caráter quiral aos fios de água, e dar às moléculas de água uma direção preferida. Isso levou à hipótese dos pesquisadores:essa orientação coletiva das moléculas de água provavelmente desempenha um papel importante na ativação ou na seleção do transporte através da membrana.

E realmente, experimentos de laboratório, apoiado por cálculos de dinâmica molecular, confirmaram que esses arranjos quirais apresentam maiores propriedades de transferência do que seus equivalentes não quirais, onde a água apresenta arranjo molecular aleatório. Em outras palavras, a quiralidade da água causa maior mobilidade em nanocanais, impulsionando o transporte de materiais, com uma entrada de energia exterior reduzida.

Esta descoberta abre uma vasta área de aplicação para filtração e purificação de água. Atualmente, os pesquisadores estão desenvolvendo membranas de osmose reversa, comumente usado para dessalinizar a água do mar. Eles já obtiveram resultados promissores em termos de melhor permeabilidade e seletividade da membrana, que são critérios indispensáveis ​​para a filtração.