Afondando nos efectos hidrofóbicos e nas anomalías da auga líquida para render homenaxe a Benjamin Widom

Entre os actos que a Sociedade Americana de Química está a organizar en homenaxe a Benjamin Widom, profesor emérito da Universidade de Cornell, en Estados Unidos, polo seu 90 aniversario está a publicación dun número especial da súa revista Journal of Physical Chemistry con contribucións orixinais de investigadores destacados na área de traballo do homenaxeado. Entre elas, o físico da Universidade de Vigo Claudio Cerdeiriña asina un artigo xunto a Pablo G. Debenedetti, considerado un dos maiores expertos internacionais en física da auga, sobre os efectos hidrofóbicos e as anomalías da auga líquida.

A publicación é froito dun simposio organizado co mesmo fin en Washington o pasado ano e conta con contribucións de destacados científicos, como Roald Hoffmann, Premio Nobel de Química en 1981. O artigo do físico ourensán e de Pablo G. Debenedetti, decano de investigación na Universidade de Princeton e considerado “un dos 100 enxeñeiros químicos máis influíntes da era moderna”, tal e como lembra Claudio Cerdeiriña, leva por título Water's Thermal Pressure Drives the Temperature Dependence of Hydrophobic Hydration.

A importancia da presión térmica da auga líquida

Centrado no eido da termodinámica, “neste artigo estúdase en detalle a relación entre as anomalías do comportamento termodinámico de disolucións acuosas de solutos apolares e as anomalías da auga pura”. As moléculas apolares, como o metano ou o argon, comenta Claudio Cerdeiriña, “teñen unha solubilidade moi baixa en auga que vai acompañada dunha serie de fenómenos que aínda non se entenden moi ben na actualidade”. As manifestacións desa hidrofobia, engade, “foron en 1945 o obxecto dun esquema moi suxerinte denominado modelo de iceberg, no que un se imaxina que as moléculas de auga que rodean (ou hidratan) a cada molécula de soluto tenden a organizarse dunha forma moi especial, de forma que a estrutura da auga arredor de cada soluto (ou "iceberg") é moi diferente á que ten cando só temos moléculas de auga”.

“O que demostramos neste traballo é que boa parte das anomalías termodinámicas asociadas á hidratación hidrofóbica son meras manifestacións das anomalías da auga pura, o que simplifica notablemente o problema e pon en tea de xuízo os límites de aplicabilidade do modelo de iceberg”, comenta o profesor da Escola de Enxeñaría Aeronáutica e do Espazo do campus de Ourense. De forma máis específica, engade Cerdeiriña, “o que atopamos é que a termodinámica da hidratación hidrofóbica reflicte o comportamento dunha propiedade física concreta da auga líquida: a súa presión térmica".

Este descubrimento, recalca Claudio Cerdeiriña, “é interesante en si mesmo pero tamén polas súas implicacións no proceso de desnaturalización das proteínas globulares”. Ata o de agora, comenta o físico, “a tese aceptada de forma xeral é que este proceso no que as proteínas se despregan deixando de ser bioloxicamente activas, é dicir, deixando de exercer as súas funcións biolóxicas, estaba determinado polos efectos hidrofóbicos. “Agora que vemos que boa parte deses efectos teñen que ver coa auga pura, xorde a pregunta de que ata que punto é relevante a presión térmica da auga na desnaturalización das proteínas? Por aí habería que seguir explorando e oxalá encontremos algunha resposta clara e concreta a esta pregunta”, indica Cerdeiriña.

Recoñecemento a Widom

Sobre a importancia de participar nesta publicación e no simposio que a precedeu, Claudio Cerdeiriña salienta que “para min foi un privilexio ter a oportunidade de participar nesta homenaxe a un científico que ten realizado contribucións seminais no campo da física estatística”. A súa relación con Widom, detalla o físico ourensán, remóntase a 2012 e plásmase a través de tres estadías (2013, 2014 e 2016) en Cornell para colaborar con el no eido dos efectos hidrofóbicos. “Benjamin Widom é un dos máis eminentes teóricos do século XX nas áreas de mecánica estatística, termodinámica e fisicoquímica. As súas contribucións á teoría do punto crítico, á teoría da hidrofobicidade e á teoría molecular das interfases son (e serán por sempre) unha parte fundamental do coñecemento humano nestes campos importantísimos”, destaca pola súa banda Pablo G. Debenedetti, co que Claudio Cerdeiriña colabora desde 2010. Ademais da súa extraordinaria traxectoria científica, os dous científicos coinciden en destacar de Widom a súa valía humana.