A ionização da água produz um radical hidroxila, um agente oxidante extremamente poderoso que danifica os organismos vivos. Usando LCLS, uma equipe atingiu esse radical de vida curta com um pulso de laser ultrarrápido de raios-X (seta azul), excitando um de seus elétrons (ponto vermelho). Quando o elétron voltou ao seu estado original, ele liberou uma pequena explosão de raios-X (roxo) que carregava a impressão digital química única do radical. Crédito:Kaushik Nanda / University of Southern California
Os radicais livres - átomos e moléculas com elétrons desemparelhados - podem causar estragos no corpo. Eles são como amantes abandonados, destinado a vagar em busca de outro elétron, deixando células quebradas, proteínas e DNA em seu despertar.
Os radicais hidroxila são os mais agressivos quimicamente dos radicais livres, sobrevivendo por apenas trilionésimos de segundo. Eles se formam quando a água, a molécula mais abundante nas células, é atingido pela radiação, fazendo com que perca um elétron. Em pesquisas anteriores, uma equipe liderada por Linda Young, um cientista do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia, observaram o nascimento ultrarrápido desses radicais livres, um processo com grande significado em campos como danos biológicos induzidos pela luz solar, remediação ambiental, Engenharia nuclear, e viagens espaciais.
Agora sua equipe, incluindo pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory do DOE, descobriu uma impressão digital química única da hidroxila, que ajudará os cientistas a rastrear as reações químicas que ela instiga em ambientes biológicos complexos. Eles publicaram seus resultados em Cartas de revisão física em junho.
No laser de elétrons livres Linac Coherent Light Source (LCLS) da SLAC, os cientistas testaram os radicais hidroxila de vida incrivelmente curta com pulsos de raios-X que duram apenas milionésimos de bilionésimo de segundo. Eles iluminaram um jato fino de água ionizada por laser com raios-X que tinham a energia precisa para excitar elétrons nas profundezas dos radicais, de modo que eles pularam para uma órbita mais alta específica. Quando os elétrons voltaram para suas órbitas originais, uma pequena fração deles emitiu raios-X que carregavam a assinatura única do radical, ou espectro. A equipe usou novas ferramentas teóricas para calcular com precisão esses espectros de raios-X e decifrar a mensagem que eles continham.
Para acompanhar, a equipe vai investigar o que acontece nos primeiros momentos a radiação ionizante rompe a água com maior resolução de tempo para aprender mais sobre o processo. Na estrada, eles esperam estudar processos semelhantes em ambientes alcalinos que são de interesse fundamentalmente e para aplicações urgentes, como remediação de resíduos nucleares, que requer uma compreensão da química complexa que acontece em tanques submetidos a bombardeamento de radiação constante.
