Cientistas descobrem princípios de auto-montagem universal

Durante anos, os pesquisadores procuraram os princípios de funcionamento da auto-montagem que podem construir uma célula (um organismo biológico complexo) e um cristal (um material inorgânico muito mais simples) da mesma maneira.

Agora, uma equipe de cientistas na Turquia demonstrou os princípios fundamentais de um processo de auto-montagem universal atuando em uma variedade de materiais – a partir de alguns átomos – grandes pontos quânticos até quase 100 trilhões de átomos – células humanas grandes. Seu método é destacado em Nature Physics .


“Para iniciar a automontagem, você força o sistema a fornecer um resultado específico ou usa sua dinâmica interna para sua vantagem para obter resultados universais. Seguimos a segunda abordagem”, diz o Dr. Serim Ilday, da Universidade de Bilkent-UNAM, que liderar o estudo.

Os pesquisadores não apenas demonstraram a automontagem de estruturas simples e complexas com mais de quatro ordens de magnitude diferentes em tamanho e massa.

Todos eles se reúnem após uma função sigmóide, também conhecida como curva S. Curiosamente, eles também observaram que os desvios individuais das curvas S seguem as estatísticas da distribuição Tracy-Widom, que se manifesta em diversos sistemas sociais, econômicos e físicos.

“Serim e eu estávamos participando de um seminário de matemática, onde vimos essa distribuição específica. Serim olhou para mim e disse: ‘é isso; precisamos procurá-la”, e procuramos “, diz o Dr. F. Ömer Ilday, da Universidade de Bilkent-UNAM, Física e Engenharia Elétrica e Eletrônica, co-autor do artigo.

O seminário foi ministrado pelo Dr. Gökhan Yıldırım, da Universidade de Bilkent-Matemática, outro co-autor que diz: “Após o seminário, eles me abordou, a idéia era fascinante e começamos a trabalhar imediatamente.

“Dr. Ghaith Makey, o primeiro autor do artigo, acrescenta:” O que nos motiva atualmente é prever e estudar novos exemplos de sistemas na universalidade de Tracy-Widom e entenda por que ele se manifesta em muitos sistemas diferentes. “.

Pontos quânticos CdTe de 3 nm, esferas de poliestireno de 500 nm e células de levedura de 5 μm de S. cerevisiae, 0,7 μm de M. Luteus e 1 μm x 2 μm de E. As células bacterianas de Coli e 15 μm de células da glândula mamária humana são coletadas quando o laser é ligar e dissolver quando estiver desligado.

A equipe demonstrou ainda como seu método poderia ser útil para aplicações práticas. “As possibilidades são infinitas. Por exemplo, uma infecção desconhecida é detectada na UTI do hospital.

Em vez de esperar horas ou dias para identificar o patógeno culpado, em questão de minutos, você pode coletar uma amostra, adicionar medicamentos candidatos, ver se eles colocam um fim da infecção “. diz o Dr. E. Doruk Engin, do Instituto de Biotecnologia da Universidade de Ancara.

“Era inacreditável ver com que facilidade os organismos vivos podiam ser manipulados em segundos”, diz o Dr. Özgür Şahin, da Universidade de Bilkent – Biologia Molecular e Genética, e também da Universidade da Carolina do Sul. Dr. Hilmi Volkan Demir, da Universidade de Bilkent – UNAM, Física e Engenharia Elétrica e Eletrônica e também da NTU Singapore, coautora do artigo, acrescenta ” esse controle instantâneo sobre a matéria quântica rápida e minúscula está, de várias maneiras, além dos recursos da tecnologia atual. Pode ter um impacto real na nanotecnologia “.

Os pesquisadores enfatizam que esse não é o fim da história, que a pesquisa de auto-montagem tem um caminho longo e difícil pela frente para descobrir e praticar os princípios da mãe natureza.

O Dr. Serim Ilday acrescenta: “Possíveis usos práticos à parte, nosso método é uma ótima ferramenta para explorar a física de como os sistemas acionados evoluem para longe do equilíbrio.

Isso inclui epidemias; de fato, nossa análise preliminar dos dados do COVID-19 sugere que suas flutuações pode estar seguindo as estatísticas da Tracy-Widom, assim como nosso sistema “.

O Dr. F. Ömer Ilday acrescenta: “Mais interessante, nosso modelo analítico encaixa os dados do COVID melhor que a curva S. Vendo tudo isso, decidimos investigar a física da pandemia imediatamente”.

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