Natureza invertida: Acrescente água para endurecer

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/07/2022

Representação gráfica das transições de fase sequenciais.
[Imagem: Koen Pieterse]

Concentração e diluição

Há poucos dias físicos descobriram um material que "congela" quando aquecido.

Agora, um outro exemplo dessa "natureza invertida" surgiu pelas mãos de Lu Su e colegas da Universidade de Tecnologia Eindhoven, nos Países Baixos.

Você não precisa ir às aulas de ciência para saber que acrescentar água vai sempre aumentar a diluição de qualquer substância solúvel nesse líquido: É o que você faz com o açúcar no suco desde criança.

Ao chegar às aulas de química, você então aprende que é possível passar de um hidrogel para um líquido diluindo o hidrogel com água. Para a transição reversa, você aumenta a concentração do hidrogel ou reduz a quantidade de água.

No entanto, Su descobriu acidentalmente que sua solução líquida se transformava em hidrogel quando ele acrescentava mais água. Esse fenômeno nunca havia sido descrito antes na literatura científica, e terá consequências em muitas áreas da química e da biologia.

Transição dupla de fase

Lu Su observa a estranha transição de fase que ela descobriu por acaso.
[Imagem: Leonie Voets]

Hidrogéis são substâncias que começam como uma solução aquosa, neste caso juntando duas substâncias, um surfactante (um sabão) e um monômetro. Misturadas em água na proporção exata, forma-se um gel, criado por longas redes supramoleculares das duas substâncias.

As quantidades dessas substâncias na água (suas concentrações) também determinam o ponto de transição de fase líquido-gel. Se você diminuir a concentração sem alterar a proporção entre os dois componentes, o gel se dissolve e você tem um líquido.

A surpresa ocorreu quando Su não se cansou e continuou a acrescentar água: O gel se formou novamente, mesmo com a solução estando extremamente diluída. Ela insistiu e foi adicionando água: Num determinado ponto, o gel se desfez de novo.

Essas transições também são totalmente reversíveis: Se as concentrações forem aumentadas, as transições de líquido para gel, e para líquido, e para gel de novo, ocorrem nos mesmos pontos.

Uso em células-tronco

A equipe acredita que esse fenômeno inusitado deve estar presente em outros campos, como na biologia, o que permite antever grandes efeitos desta descoberta de uma transição dupla.

"Esses hidrogéis podem ser boas soluções para desafios atuais, como para o cultivo de células-tronco. No gel, as células podem se dividir com segurança em três dimensões e, uma vez que haja o suficiente delas, você dilui a solução e as células podem ser usadas prontamente. Isso é, por exemplo, uma pesquisa que estamos fazendo atualmente em conjunto [com outro grupo]. O truque, claro, é encontrar as substâncias certas que apresentam esse comportamento, mas não reagem com as paredes das células ou aderem a elas. Desta forma, nossa pesquisa leva a outras pesquisas," disse o professor Bert Meijer, coordenador da equipe.

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