«Умная» капля масла способна находить выход из сложного химического лабиринта. Путеводной нитью для нее при этом служит градиент кислотности среды.
Капля в лабиринте: Кислая нить

Для этого необычного эксперимента команда ученых во главе с Бартошем Гржибовски (Bartosz Grzybowski) из органического полимера сделали плоский лабиринт около 2 см в поперечнике. Затем заполнили его сильно щелочным раствором гидроксида калия, и наконец, поместили у выхода из лабиринта гель, насыщенный соляной кислотой. Спустя примерно 40 секунд у входа в лабиринт капнули масло на основе органической пальмитиновой кислоты. Капля не смешивалась с гидрофильным раствором щелочи и осталась на его поверхности. Но неподвижной она оставалась считаные мгновения: вскоре она начала движение по лабиринту, набирая скорость до 10 мм/с, «нюхом» находя кратчайший путь к источнику повышенной кислотности у выхода из лабиринта.

«На видеозаписи ясно видно, как капля «решает» этот лабиринт, — говорит Бартош Гржибовски. — Один раз она ошибается на повороте, но тут же обнаруживает ошибку и возвращается. Выглядит она практически живой». По мнению ученого, такое поведение капли можно назвать примитивным разумом. По нашему же убеждению, если это и разум, то очень уж примитивный.

Механизм его работы чрезвычайно прост: в щелочном растворе масляная капля теряет ионы водорода (протоны) в ходе процесса депротонизации. Это влияет на силы поверхностного натяжения капли.

Однако с передней и задней сторон капли этот процесс протекает неравноценно, ведь благодаря кислоте среда по направлению вперед не столь резко щелочная. Диффундируя от источника у выхода из лабиринта, кислота создает градиент рН, который создает разницу в интенсивности депротонизации на передней и задней сторонах капли. Это и делает из капли «самодвижущийся механизм».

По мнению авторов этой странной работы, такой подход может найти применение в противоопухолевой терапии. Для начала они намерены научиться получать мицеллы — сферические молекулярные агрегаты — которые могут «прокладывать» себе дорогу в организме, ориентируясь на градиент рН. Действительно, опухолевые клетки обладают более низким рН (более высокой кислотностью) в сравнении со своими нормальными собратьями.

Кстати, знаете ли вы, что самая знаменитая игра с бегом по лабиринту — Pac Man — нередко становится объектом пристального интереса ученых? Так, именно ее использовали для одного исследования эмоций страха у людей, о чем можно прочесть в заметке «Лабиринт страха».

По публикации New Scientist Tech