Uma nova teoria desenvolvida por investigadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign altera a nossa compreensão atual de como as macromoléculas carregadas se automontam. A teoria, publicada na revista Nature Communications, pode ter implicações para o design de novos materiais e para a compreensão dos processos biológicos.

Macromoléculas carregadas são moléculas que possuem uma carga elétrica líquida. Quando essas moléculas são dissolvidas em água, elas interagem entre si por meio de forças eletrostáticas. Essas forças podem fazer com que as moléculas se auto-organizem em uma variedade de estruturas, como cristais, géis e membranas.

A compreensão atual de como as macromoléculas carregadas se automontam baseia-se na teoria de Debye-Hückel, desenvolvida no início do século XX. A teoria de Debye-Hückel prevê que as interações eletrostáticas entre macromoléculas carregadas são de longo alcance e repulsivas. Isso significa que as moléculas tenderão a ficar o mais distantes possível umas das outras, o que levará à formação de estruturas abertas e desordenadas.

No entanto, a nova teoria desenvolvida pelos pesquisadores da Universidade de Illinois mostra que as interações eletrostáticas entre macromoléculas carregadas podem, na verdade, ser de curto alcance e atraentes. Isto significa que as moléculas tenderão a agrupar-se, o que levará à formação de estruturas mais compactas e ordenadas.

A nova teoria é baseada em uma combinação de cálculos teóricos e medições experimentais. Os cálculos mostram que as interações eletrostáticas entre macromoléculas carregadas são afetadas pelo tamanho e formato das moléculas, bem como pela concentração de sal na solução. As medições experimentais confirmam que a nova teoria pode prever com precisão o comportamento de automontagem de macromoléculas carregadas.

A nova teoria pode ter implicações para o design de novos materiais. Por exemplo, a teoria poderia ser usada para projetar novos materiais que sejam mais fortes e mais condutores. A teoria também poderia ser usada para compreender processos biológicos, como a formação de membranas celulares e a montagem de vírus.

“Nossa nova teoria fornece uma nova maneira de entender como as macromoléculas carregadas se automontam”, disse o líder do estudo, Professor Jianhua Xing. “Isso poderia levar ao desenvolvimento de novos materiais e a uma melhor compreensão dos processos biológicos”.