அணிக்கோவையில் வளரும் நீர்த்துளிகள்

மூலக்கூறு சுய-அமைப்பின் பொறிமுறையானது டைனமிக்ஸ் மற்றும் சுய-அமைப்பிற்கான மேக்ஸ் பிளாங்க் இன்ஸ்டிடியூட்டின் (MPIDS) ஆராய்ச்சியாளர்களால் ஒரு புதிய மாதிரியில் மதிப்பிடப்பட்டது. அவர்களின் ஆய்வில், வெப்பநிலை போன்ற சுற்றுச்சூழல் காரணிகள் மீள் அணிக்கோவையில் எண்ணெய் துளிகளின் அளவை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதை அவர்கள் உருவகப்படுத்தினர். உயிரியல் மூலக்கூறுகள் மின்தேக்கிகளில் சுய-ஒழுங்கமைக்கும் உயிரியல் உயிரணுக்களில் நீர்த்துளி உருவாவதைப் புரிந்துகொள்ளவும் இந்த ஆய்வு உதவும். முழு கட்டுரை சமீபத்தில் புகழ்பெற்ற பத்திரிகை PNAS இல் வெளியிடப்பட்டது.

உயிரியலில், உயிரியல் செயல்முறைகளின் செயல்பாட்டை உறுதி செய்வதற்கு, கலத்தின் உட்புறத்தின் சரியான ஒழுங்குமுறை முக்கியமானது. ஆயினும்கூட, செல்கள் பல ஆயிரம் வகையான மூலக்கூறுகள் மற்றும் மில்லியன் கணக்கான புரத நகல் எண்களைக் கொண்ட மிகவும் சிக்கலான கட்டமைப்புகளாக இருக்கலாம். இந்த பரந்த சிக்கலை ஒழுங்கமைக்க, வரையறுக்கப்பட்ட மற்றும் மாறும் நிலைமைகளை வழங்கும் துணை-செல்லுலார் சூழல்களை உருவாக்க பல வழிமுறைகள் தேவைப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, செல்லுலார் உறுப்புகள் சவ்வுகள் வழியாக எல்லையை நிர்ணயம் செய்வதால் செல்லுலார் சூழல்களைப் பிரிக்க உதவுகின்றன. இருப்பினும், நெரிசலான செல்லுலார் அணிக்கோவையில் உயிரியல் மூலக்கூறுகளின் கட்டமைக்கப்பட்ட அமைப்பு தேவைப்படுகிறது. அங்கு, வரையறுக்கப்பட்ட மூலக்கூறு கலவை கொண்ட உயிரி மூலக்கூறு மின்தேக்கிகள் என்று அழைக்கப்படுவது தன்னிச்சையாக உருவாகலாம். இந்த நிகழ்வின் முக்கிய எடுத்துக்காட்டுகளில் அழுத்த துகள்கள் மற்றும் படியெடுத்தல் (Transcription) மின்தேக்கிகள் அடங்கும். இந்த மின்தேக்கிகள் கலத்தில் உள்ள மீள் கட்டமைப்பு கூறுகளால் சூழப்பட்டுள்ளன, இதில் கருவில் உள்ள சைட்டோஸ்கெலட்டன் மற்றும் குரோமாடின் அடங்கும். கேள்வி என்னவென்றால், மீள் கட்டமைப்புகளால் மின்தேக்கிகள் எவ்வாறு பாதிக்கப்படுகின்றன மற்றும் டைனமிக் செல்லுலார் சூழலில் கட்டுப்பாட்டை செலுத்த இந்த தொடர்புகளைப் பயன்படுத்த முடியுமா?

மூலக்கூறு அமைப்பின் மாதிரி

நடைமுறையில் ஒரு கலத்தில் மில்லியன் கணக்கான மூலக்கூறுகளின் விரிவான தொடர்புகளை நிகழ்நேரத்தில் பின்பற்ற இயலாது என்பதால், ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிகழ்வின் தனிப்பட்ட அம்சங்களை விவரிக்கும் மாதிரிகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர். “சைட்டோசோலில் உள்ள பொருளைப் பிரதிநிதித்துவப்படுத்த எண்ணெய் துளிகளையும், உயிரியல் சாரக்கட்டைப் (Biological Scaffold) பிரதிபலிக்க ஒரு பாலிமர் மெஷையும் பயன்படுத்துகிறோம்” என்று ஆய்வின் முதல் எழுத்தாளரான எஸ்டெஃபானியா விடல்-ஹென்றிக்ஸ் விளக்குகிறார். “சில நிபந்தனைகளின் கீழ் நீர்த்துளி அளவின் மாறும் வளர்ச்சி, செல்லுலார் சூழலில் உயிரியல் மூலக்கூறுகள் எவ்வாறு ஏற்பாடு செய்யப்படும் என்ற தகவலை நமக்குத் தருகிறது.” இந்த மாதிரி பல்வேறு துளி அளவுகளின் விநியோகம் மற்றும் அவற்றின் ஒப்பீட்டு மிகுதியை விவரிக்கிறது. மேலும், சுற்றியுள்ள அணி உடைக்கப்படலாம் என்றும் கருதப்படுகிறது. இது உயிரியல் சாரக்கட்டுகளின் மறுசீரமைப்பைக் குறிக்கும். இதன் பொருள் உயிர் மூலக்கூறு மின்தேக்கிகள் அதன் சுற்றியுள்ள கண்ணி அளவால் மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை, ஆனால் அதற்கு அப்பால் வளரும் திறன் கொண்டவை.

முக்கிய பொறிமுறையாக கட்டப் பிரிப்பு

அத்தகைய மின்தேக்கிகளின் வளர்ச்சியை விளக்கும் ஒரு சக்திவாய்ந்த கருத்து கட்ட பிரிப்பு ஆகும். சுருக்கமாக, நிபந்தனைகளைப் பொறுத்து, இரண்டு பொருட்கள் பிரிக்கப்பட்டிருக்கும் அல்லது ஒன்றுடன் ஒன்று கலந்திருக்கும். PH, செறிவு அல்லது வெப்பநிலை போன்ற உயிரியலில் கட்டப் பிரிவை பல காரணிகள் பாதிக்கலாம். மாதிரியில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் கட்டப் பிரிப்பு மற்றும் நீர்த்துளி உருவாக்கம் ஆகியவற்றின் விளைவுகளை ஆராய வெப்பநிலை பண்பேற்றத்தைப் பயன்படுத்தினர். அமைப்பின் வெப்பநிலையை மெதுவாகக் குறைத்து, எண்ணெய்த் துளிகளின் தன்னிச்சையான அணுக்கரு காணப்பட்டது, அவை சுற்றியுள்ள பொருளை உறிஞ்சுவதன் மூலம் காலப்போக்கில் பெரிதாக வளர்ந்தன. சுவாரஸ்யமாக, வேகமான குளிரூட்டும் வேகத்தில், ஆனால் சிறிய துளிகள் ஏற்படுகின்றன. எனவே, ஒரு வெளிப்புற காரணி மாற்றத்தின் வேகம் கட்டமைப்பு உருவாக்கத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

“எங்கள் மாதிரியுடன், மூலக்கூறு கலவையை ஒரு மீள் அணிக்கோவையில் மைக்ரோஸ்கேலில் எவ்வாறு ஏற்பாடு செய்யலாம் என்பதை நாங்கள் விவரிக்கிறோம்” என்று ஆய்வின் மூத்த எழுத்தாளரும் MPIDS இன் குழுத் தலைவருமான டேவிட் ஸ்விகர் சுருக்கமாகக் கூறுகிறார். வெப்பநிலை பண்பேற்றத்தின் விளைவு குறித்து, “உயிரணு மூலக்கூறு மின்தேக்கிகளுக்கு இதேபோன்ற நடத்தையை நாங்கள் எதிர்பார்க்கிறோம், அவை பெரும்பாலும் வெப்பநிலை, pH அல்லது உயிரணுக்களில் புரத செறிவுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு விடையிறுப்பாக அமைகின்றன.” தொழில்நுட்ப மற்றும் உயிரியல் சூழலில் நுண்ணிய வடிவங்களை உருவாக்குவதை விவரிக்க இந்த மாதிரி அடித்தளத்தை வழங்குகிறது.

இந்த ஆராய்ச்சி தேசிய அறிவியல் அகாடமியின் செயல்முறைகளில் வெளியிடப்பட்டது.

References:

• Albertini, S., Gruber, E., Zappa, F., Krasnokutskiy, S., Laimer, F., & Scheier, P. (2021). Chemistry and physics of dopants embedded in helium droplets. Mass Spectrometry Reviews.
• Laimer, F., Tiefenthaler, L., Gruber, E., Bergmeister, S., Meyer, M., Schiller, A., & Scheier, P. Highly charged helium droplets: a cool tool to grow size well-defined clusters and nanoparticles.
• Hu, Y., & Ishikawa, K. (2020). Ultrahigh dielectric constant induced by the interfacial polarization between liquid crystal droplets and polymer matrix. Japanese Journal of Applied Physics, 59(6), 060901.
• Ghosh, S., Stoudt, M. R., Levine, L. E., & Guyer, J. E. (2018). Formation of Nb-rich droplets in laser deposited Ni-matrix microstructures. Scripta Materialia, 146, 36-40.