Sak med spiraloverflademønstre letter stoflevering

Forestil dig en væskebold i mikronstørrelse, der er indesluttet i en tynd film, ligner filmen i sæbebobler, men består af molekyler, der ligner flydende krystal. Disse molekyler kan sænke deres overordnede energi ved at justere deres retninger med deres konstant skiftende naboer - en tilstand, der omtales som smektisk fase. Dette betyder, at der dannes stakke af parallelle stribe-lignende væskekrystallag i filmen.

I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ E , Francesco Serafin, tilknyttet både Syracuse University, New York, og Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) på UCSB, USA, sammen med sin rådgiver Mark Bowick, også hos KITP, og Sid Nagel, fra University of Chicago, IL, USA, kortlægge alle de mulige smektiske mønstre af sådanne sfæriske film, eller sæk, ved nul temperatur. De bestemmer de betingelser, under hvilke det bliver lettere for sådanne sække at passere gennem biologiske membraner og, potentielt, levere molekyler knyttet til dem på bestemte steder.

De begrænsninger, der pålægges at kortlægge parallelle flydende krystallmolekyler på en sfærisk form, producerer defekter i væskekrystallet. I dette studie, forfatterne forudsiger eksistensen af ​​fire defekter, skaber forvrængninger, der er tilpasset, når skallen bøjer i fejlenes omgivelser. Den sfæriske film er mest fleksibel, de bemærker, når dens laveste energiform ligner en facetteret tetraeder med skarpe kanter og defekter lokaliseret ved de fire hjørner. Defekterne er naturlige kandidatsteder til fastgørelse af molekyler med en særlig funktion til levering i kroppen ved hjælp af sådanne kugleformede film.

Afhængig af hældningsvinklen mellem de stribelignende lag af de flydende krystallignende molekyler og tetraederens kant, forfatterne identificerer forskellige mønstre:breddegrader, parallelle spiraler eller en kombination af de to. Ved nul eller 30 ° hældningsvinkel, alle lag danner lukkede latitutinale løkker, der ikke let deformeres. Ved andre vippevinkler, lagene danner spiraler, der tillader lokal komprimering at sprede sig over en lang afstand langs filmen, gør det lettere for disse sfæriske film at deformere og klemme gennem biologiske membraner.