O que faz com que as partículas se auto-organizem em estruturas biológicas complexas? Muitas vezes, este fenômeno é devido à competição entre forças de atração e repulsão, produzido por cargas elétricas em várias seções das partículas. Na natureza, esses fenômenos costumam ocorrer em partículas que estão suspensas em um meio - conhecidas como partículas coloidais - como proteínas, DNA e RNA. Para facilitar a automontagem, é possível "decorar" vários locais na superfície de tais partículas com diferentes cargas, chamados patches.
Em um novo estudo publicado em EPJE , os físicos desenvolveram um algoritmo para simular a dinâmica molecular dessas partículas fragmentadas. As descobertas publicadas por Silvano Ferrari e colegas da TU Vienna e do Center for Computational Materials Science (CMS), Áustria, irá melhorar nossa compreensão do que torna possível a automontagem em sistemas biológicos.
Neste estudo, os autores modelam partículas fragmentadas carregadas, que são constituídos por um corpo rígido com apenas dois remendos carregados, localizados em pólos opostos. Eles então desenvolvem as equações que governam a dinâmica de um conjunto dessas partículas coloidais desiguais.
Com base em uma abordagem existente desenvolvida originalmente para partículas moleculares, sua simulação inclui restrições adicionais para garantir que as "decorações" de carga elétrica sejam preservadas ao longo do tempo. A respeito disso, eles desenvolvem equações para descrever o movimento das partículas; as soluções para essas equações descrevem as trajetórias dessas partículas coloidais. Essas simulações de dinâmica molecular podem ser executadas em paralelo em um grande número de partículas.
Com essas descobertas, os autores complementam as lições aprendidas com observações experimentais de partículas semelhantes recentemente sintetizadas em laboratório. Experimentos recentes demonstraram que partículas coloidais decoradas em dois locais de interação exibem uma notável propensão para se auto-organizarem em estruturas altamente incomuns que permanecem estáveis em uma ampla faixa de temperatura.
