Oliedruppeltjes kunnen op eigen kracht de kortste route naar de uitgang van een doolhof vinden. Mits de olie zwak zuur reageert, het doolhof is gevuld met kaliloog en er een in zoutzuur gedrenkte klont agarosegel bij die uitgang ligt, zo melden Bartosz Grzybowski en collega’s (Northwestern University, VS) in JACS.

Grzybowski tekent er bij aan dat het vermogen om je weg uit een doolhof te vinden, vaak wordt gebruikt als basis voor intelligentietests. Een filmpje laat zien dat de druppeltjes volgens deze redenering bijna net zo intelligent zijn als een goed getrainde labrat, en duidelijk slimmer dan Jack Nicholson.

De beweging van de druppeltjes is afhankelijk van drie factoren. Ten eerste de pH-gradiënt die n het doolhof ontstaat doordat het zoutzuur (pH = 1,2) uit de agarose diffundeert en in het doolhof (begin-pH = 12,3) trekt. Die gradiënt volgt automatisch de kortste weg.

Punt twee is dat de druppels drijven op het oppervlak, en punt drie is dat ze zijn aangezuurd met 2-hexyldecaanzuur (HDA) dat er langzaam uit diffundeert. Die moleculen gaan vervolgens alle kanten op. Maar in hoeverre ze daarbij uiteenvallen in H+ en DA- is afhankelijk van de pH ter plekke. Aan de zure kant (dus richting uitgang doolhof) hou je meer HDA over.

DA- is als oppervlakte-actieve stof veel sterker dan HDA. Aan de zure kant wordt de oppervlaktespanning dus minder verlaagd dan aan de minder zure kant. En dát leidt weer tot voldoende stroming om de druppel naar de uitgang te trekken. Met de vloeistofdynamica van het systeem kun je een paar colleges Fysische Transportverschijnselen vullen, maar computersimulaties laten zien dat de redenering inderdaad klopt.

Grzybowski vergelijkt het met chemotaxie, de wijze waarop bacteriën en andere losse cellen hun weg zoeken aan de hand van concentratieverschillen. Hij denkt dat je het mechanisme misschien kunt gebruiken om geneesmiddelen achter kankercellen aan te sturen; die reageren immers ook vaak wat zuurder dan hun omgeving.

bron: American Chemical Society

Onderwerpen