Новое исследование представляет новые модели, описывающие, как адсорбция ионов кальция, бария и стронция на биологических мембранах может влиять на функции клеток. Ионы с двумя положительными электрическими зарядами, такие как ионы кальция, играют ключевую роль в биологических клеточных мембранах. Адсорбция ионов в растворе на поверхности мембран настолько значительна, что влияет на структурно-функциональные свойства биологических клеток. В частности, ионы взаимодействуют с поверхностными молекулами, такими как двойной слой липидов или липосомы, образованные из фосфатидилхолинов (ФХ). В новом исследовании, опубликованном в EPJ E, Изабела Добжиньска из Университета Белостока, Польша, разрабатывает математическую модель, описывающую электрические свойства биологических мембран, когда ионы, такие как кальций, барий и стронций, адсорбируются на них при различных уровнях pH. Ее работы помогают пролить свет на то, как адсорбция ионов снижает эффективную поверхностную концентрацию дополнительных молекул с определенной функцией, которые могут участвовать в биохимических реакциях. Эти факторы необходимо учитывать при изучении разнообразных явлений, происходящих на липидной мембране в живых клетках, таких как механизмы переноса ионов.
Равновесие на поверхности мембраны может изменяться в зависимости от уровня адсорбции ионов, что приводит к изменениям поверхностной плотности заряда мембраны. Используя метод, называемый микроэлектрофорезом, автор экспериментально определяет плотность поверхностного заряда в зависимости от рН. Затем она разрабатывает математическую модель плотности поверхностного заряда для определения равновесия и обнаруживает, что ее модель согласуется с экспериментальными данными.
Добжиньска обнаружила, что ионы кальция обладают большей способностью адсорбироваться на липидном бислое биологической мембраны, чем ионы бария. Кроме того, она отмечает, что ионы, содержащие гидроксидные окончания, адсорбируются на мембране легче, чем положительно заряженные ионы металлов, таких как стронций. Адсорбция ионов на поверхности липосом может влиять на их движение через клеточную мембрану, а вместе с тем и на доставку переносимых ими веществ.