Em Ciência , pesquisadores da TU/e ​​publicaram seu estudo sobre novas transições de fase de soluções e géis em água, que parecem ir contra os princípios básicos da química e que descobriram por acaso.
Em química, um hidrogel se transforma em líquido diluindo-o com água. Para a transição reversa, você aumenta a concentração de hidrogel. No entanto, pesquisadores da TU/e ​​liderados por Bert Meijer descobriram acidentalmente que sua solução líquida se transformava em hidrogel quando diluída. Esse fenômeno não havia sido pesquisado ou descrito antes e pode ter consequências em muitas áreas da química e da biologia.

A pesquisa se concentra na formação de certos hidrogéis. Isso significa que começa com uma solução aquosa de, neste caso, duas substâncias (um surfactante e um monômero). A pesquisa mostra que um gel é formado em uma proporção específica dessas duas substâncias na água. Este gel é formado por longas redes supramoleculares compostas por ambas as substâncias. As quantidades dessas substâncias na água (as concentrações) também determinam onde está localizada a transição de fase da formação do gel. Ao diminuir a concentração sem alterar a proporção entre os dois componentes, o gel se dissolve e se torna líquido. Até agora, este é um território familiar.

O que é extraordinário, no entanto, é que se a solução for ainda mais diluída, um gel mais uma vez se forma. Outras estruturas supramoleculares agora se formam e ele se torna um hidrogel novamente. E se for diluído ainda mais, torna-se líquido novamente. O artigo examinou cuidadosamente quais deveriam ser as proporções corretas das substâncias ativas e em quais concentrações as transições de fase ocorrem. Essas transições também são totalmente reversíveis. Se as concentrações forem aumentadas, as transições de líquido para gel para líquido para gel ocorrem nos mesmos pontos. Esse fenômeno deveria estar presente em outras áreas, como a biologia, mas nunca foi pesquisado e documentado antes.

Descoberto por acidente

Essa chamada automontagem induzida por diluição tem sido objeto de pesquisa no grupo de pesquisa de Bert Meijer há cerca de dez anos. No entanto, era difícil conseguir essas transições para formar um sólido e fazê-lo funcionar em soluções aquosas. Mas Jesús Mosquera e Cyprien Muller descobriram acidentalmente em outubro de 2019 que sua mistura líquida de dois componentes se tornou um hidrogel quando diluída.

"É muito valioso mostrar que o que você aprende nas primeiras aulas de química nem sempre se sustenta. Ao diluir, nem todos os géis e soluções se tornam líquidos por definição", diz Meijer.

Lu Su, principal autor do livro Ciência papel, ficou imediatamente intrigado com esse resultado. "Foi uma descoberta acidental e especial. E imediatamente vi mais possibilidades. E se pudéssemos demonstrar uma dupla transição? Então, de um gel para um líquido, de volta para um gel e de volta para um líquido apenas adicionando mais água. "

"Tenho que ser honesto, quando Jesús e Cyprien começaram suas pesquisas, não fiquei imediatamente convencido de que tínhamos algo especial em nossas mãos", diz Meijer. “Mas como líder de grupo, você tem que apoiar e confiar em jovens pesquisadores quando eles começam algo com o qual estão empolgados e você ainda não vê. Como era uma área nova para nós, minha intuição me disse para ser positivo. E isso é o engraçado da pesquisa. Muitas vezes, o que você projeta com antecedência não funciona, mas você pode descobrir o imprevisto por acidente. É por isso que eu os apoiei desde o início na criação e desenvolvimento de suas pesquisas."

Bloqueios

É importante mencionar o momento da descoberta porque, pouco depois, o mundo inteiro enfrentou bloqueios e os laboratórios de TU/e ​​também fecharam. Isso deu a Su muito tempo para pensar em como ela poderia lidar com isso com seus colegas depois que Jesús e Cyprien deixaram a Holanda para seguir carreira no exterior. "Durante as reuniões do Teams, discutimos com o grupo como poderíamos configurar os experimentos. Juntos, criamos uma boa configuração para experimentos adicionais."

Então, quando os laboratórios reabriram no verão de 2020, eles imediatamente começaram a explorar suas ideias. "E acabou dando certo!" Diz Su. "Em um mês, fizemos o básico de nossos experimentos e demonstramos as transições hidrogel-solução-hidrogel-solução (gel-sol-gel-sol)".

No outono, os pesquisadores escreveram em conjunto o primeiro rascunho de seu artigo, mas o trabalho ainda não estava concluído. "Quando você encontra algo especial, quer ter certeza de que suas interpretações estão corretas. Por isso os encorajei a investir na garantia de reprodutibilidade e ampliação do escopo", diz Meijer. Um novo conjunto de experimentos foi criado por Su. Infelizmente, por causa de sua gravidez, ela não pôde realizá-los no laboratório químico, mas os colegas conseguiram substituí-la. Os experimentos foram repetidos várias vezes para obter resultados ainda mais confiáveis.

Segundo Meijer, é difícil dizer quão extensos serão os efeitos de sua descoberta, mas é certo que terá um grande impacto na química e na biologia. "Esses hidrogéis podem ser boas soluções para os desafios existentes, como para o cultivo de células-tronco. No gel, as células podem se dividir com segurança em três dimensões e, uma vez que haja o suficiente, você dilui a solução e as células podem ser usadas corretamente Isso é, por exemplo, uma pesquisa que estamos fazendo atualmente em conjunto com o grupo de Patricia Dankers. O truque é, claro, encontrar as substâncias certas que exibem esse comportamento, mas não reagem às paredes das células ou aderem a elas . Desta forma, nossa pesquisa leva a outras pesquisas." + Explorar mais

Evidência encontrada para a existência de duas formas de água líquida