Nova teorija kristalizacije menja zakone hemije i omogućava prevenciju bubrežnih bolesti

Kristalizacija je proces koji je fascinirao naučnike i istraživače već vekovima. Iako je dobro poznato da se kristali formiraju iz rastvora, dosad je postojalo nekoliko teorija koje su objašnjavale kako tačno nastaju. Nedavno istraživanje koje je sprovedeno na Univerzitetu Severna Karolina u Sjedinjenim Američkim Državama razotkriva potpuno novo razumevanje ovog fenomena.

Prema novoj teoriji koju je izložio profesor hemije Džejms Martin, ključ za formiranje kristala nije rastvoreni materijal (solut), kako se ranije verovalo, već rastvarač (solvent). Ova teorija, poznata kao teorija prelazne zone, ne samo da redefiniše naučno razumevanje kristalizacije, već ima i široke primene u tehnologiji i medicini, piše SciTech Daily.

Preporučujemo

Tradicionalno, proces kristalizacije je objašnjavan kao postupak u kojem se osnovne čestice (atomi, molekuli ili joni) pravilno slažu u prostoru, formiraju u kristalnu rešetku. Međutim, nova teorija pokazuje da se kristali formiraju u potpuno drugačijem procesu. Naime, kako objašnjava Martin, kristali se zapravo formiraju iz rastvarača, a ne iz rastvorenog materijala.

- Prevladajuća ideja o kristalizaciji bila je da se kristali formiraju kada rastvoreni materijali difunduju do granice rasta kristala. Međutim, naša nova teorija pokazuje da je za rast kristala ključan rastvarač, a ne rastvoreni materijal - kaže Martin.

Ovaj zaključak dolazi iz Martinovog istraživanja u kojem je koristio termodinamičke fazne dijagrame koji opisuju prelazne tačke u rastvorima koje zavise od koncentracije i temperature. Kroz ovu analizu, Martin je pokazao da kristalizacija ide kroz dva ključna koraka: prvo se formira intermedijar koji podseća na rastop, a zatim se ovaj intermedijar organizuje u kristalnu strukturu.

- Da biste dobili kristal iz rastvora, morate brzo odvojiti rastvarač i rastvoreni materijal. Kada govorimo o rastopu, mislimo na čist fazni rastvarač pre nego što kristal nastane. Ključ je u tome što rastvarač kontroliše brzinu rasta kristala – dodaje Martin.

Prema Martinovoj teoriji, proces kristalizacije nije samo pitanje mešanja rastvarača i rastvorenog materijala, već je to složeniji dvostepeni proces. U prvom koraku, formira se pre kristalizacijska faza koja je slična rastopu. Ovaj intermedijar se zatim organizuje u kristalnu strukturu u drugom koraku. Ovaj uvid u proces kristalizacije omogućava bolje razumevanje kako temperatura i koncentracija rastvora utiču na brzinu i veličinu kristala koji nastaju.

- Razumevanje kako solutne nečistoće ometaju kooperativnu grupu rastvarača je ključno za predviđanje rasta kristala. Kontrolišući ove uslove, možemo precizno odrediti koliko brzo i velike kristale možemo dobiti iz rastvora – naglašava Martin.

Nova teorija kristalizacije može imati brojne primene u različitim industrijama, od farmaceutskih istraživanja do tehnologije. Na primer, u oblasti medicine, razumevanje kako kristali nastaju u ljudskom organizmu može pomoći u prevenciji formiranja bubrežnih kamenaca. Ako se bolje razume kako rastvarač utiče na formiranje kristala, moguće je razviti metode za sprečavanje stvaranja kristala u telu, što je naročito važno za prevenciju bubrežnih kamenaca.

- Rastvarač je ključan za formiranje kristala u mnogim procesima, uključujući tehnologiju i medicinu. Ova teorija može doprineti razvoju novih tehnologija za prevenciju rasta nepoželjnih kristala u ljudskom telu i u industrijskim procesima – dodaje Martin.

Ova teorija može uticati na razvoj novih lekova, jer će omogućiti farmaceutima da bolje kontrolišu proces kristalizacije u formulacijama lekova, što može uticati na efikasnost i stabilnost lekova. U industriji tehnologije, nova teorija može pomoći u optimizaciji procesa proizvodnje kristalnih materijala, što je od velikog značaja za elektroniku i optiku.

U budućnosti, istraživači mogu koristiti novu teoriju kako bi razvili metodologije za kontrolisanje rasta kristala u prirodi, što može doprineti boljoj primeni u ekologiji i zaštiti životne sredine.

Martin veruje da će fazni dijagrami biti moćan alat u razumevanju i predviđanju kristalizacije, što će omogućiti naučnicima i inženjerima da naprave preciznije prognoze u industrijskim procesima i u prirodnim sistemima.

Nova teorija kristalizacije, koja je razotkrila ulogu rastvorivača u formiranju kristala, donosi revolucionarna otkrića u razumevanju hemijskih procesa. Kroz bolje razumevanje ovih procesa, istraživači mogu razviti inovacije koje će unaprediti brojne industrije, od medicine do tehnologije, i pružiti rešenja za mnoge svakodnevne izazove.

(Telegraf Nauka / SciTech Daily)