水影响透明质酸的黏度

  透明质酸,也称为透明质酸,是一种有助于建立体液粘度的多糖。根据EPFL科学家的一项新研究,它还会影响比以前想象的要多得多的水分子的行为。他们的发现(刚刚发表在《科学进展》上)为研究水在人体中的作用开辟了新的研究途径。

水影响透明质酸的黏度

  尽管水一直被认为是生物系统的重要组成部分,但直到最近,科学家才开始发现驱动水以复杂的方式驱动生物化合物(例如蛋白质,膜,DNA和糖)结构的方法。对于透明质酸而言,是一种在细胞周围以及在人体的润滑和粘度很重要的部位(例如在我们的关节中)发现的多糖。透明质酸是这些区域中水性流体质地的关键决定因素。LBP科学家使用他们实验室中开发的新方法,发现透明质酸对水分子定向的影响比以前想象的要多。他们的研究,出现在《科学进展》上,标志着科学家如何理解水在生物学中的作用方面取得了突破。

  一种了解水合作用的新方法

  LBP科学家在纳米级进行了探测,以更好地了解透明质酸与水的相互作用。透明质酸分子包含许多阴离子或带负电的离子,而水分子(H2O)是中性的,但一端带正电,而另一端带负电。当水分子“看到”透明质酸的负电荷时,它们会定向水分子。以前,电荷被认为会影响3个水分子之间的距离的水,仅涉及这种相互作用。但是,LBP科学家使用他们的新方法发现,影响实际上扩展到了1600个水分子。他们还发现了使水定向的第二种机制,即阴离子的静电场以水分子彼此连接的方式略有变化。该机制在透明质酸溶液中也起作用。这一突破性发现可能会挑战传统的水思考方式以及水与复杂分子的相互作用方式。透明质酸因其增粘性能而闻名,一直被认为仅由透明质酸分子之间的相互作用引起。但是,这项工作表明水及其影响方式也起着重要的作用。

  测试水分子的方向

  透明质酸通过增强水与水的相关性来定向水分子。LBP的负责人Sylvie Roke说,它的作用是“一条由定向相关水的延伸壳包围的柔性链,该透明壳根据透明质酸分子的运动而波动”。她的科学家团队在纳米长度尺度上测量了空间相关性。

  他们的方法不同于标准技术,例如光散射,该技术测量的是透明质酸而不是水分子的变化。而且,现有技术还不够灵敏,无法在非常低的浓度下工作。LBP方法称为飞秒弹性二次谐波散射,灵敏度提高了1000倍,可以测量由于水结构变化而产生的微小结构相关性。用飞秒近红外激光脉冲照射溶液会导致产生光子,该光子的能量是入射光子的两倍。与纯净大块液体的各向同性结构相比,这种二次谐波光子只能从液体中对称性破坏的区域生成。因此,他们以非常敏感的方式报告了结构差异。相比之下,常规光散射方法从每个分子发出相同颜色的光子,因此只有通过进行差异测量才能检测到结构差异。这导致灵敏度提高了1000倍,在这种情况下,对水的灵敏度也提高了1000倍。

  Roke解释说:“观察透明结构如何响应像透明质酸这样的分子而变化的能力开辟了一个全新的研究领域。我们的方法可以与其他非线性光学方法结合使用,以更好地研究水性系统的复杂性,我们现在才开始发现它。”

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