News

11 May 2024

Water: Использование методов оценки структуры воды и водосодержащих систем для улучшения свойств живых и неживых систем. Г. Сидоренко, М. Брилли, Б. Лаптев, Н. Горленко, Л. Антошкин, А. Видмар, А. Крыжановский

Water. Special Issue: Public Health and Water Quality: Using Methods to Assess the Structure of Water and Water-Containing Systems to Improve the Properties of Living and Non-Living Systems.  G. Sidorenko, M. Brilly, B. Laptev, N. Gorlenko, L. Antoshkin , A. Vidmar, and A. Kryžanowski

Качество воды для питья и других целей обычно оценивают по четырем критериям: эпидемиологическому, органолептическому, санитарно-токсикологическому и радиационному. Однако исследования последних лет показали, что следует учитывать еще один критерий: структуру питьевой и минеральной воды. Традиционно вода рассматривается как пассивное вещество. Однако вода может иметь различную структуру, влияющую на ее свойства и функции.
Жидкое состояние воды характеризуется трехмерной сетью молекул воды, удерживаемых вместе водородными связями и силами Ван-дер-Ваальса. Эта сеть динамична и гибка, поскольку молекулы воды могут разрываться и образовывать новые связи с другими молекулами, создавая группы, называемые кластерами. Самый маленький кластер состоит из шести молекул воды. С помощью метода лазерной интерференции ученые обнаружили и гораздо более крупные кластеры размером до 100 мкм, которые существуют до 1 секунды и более. Такие структуры получили название гигантских водных кластеров.
Вода необходима и для функционирования живых клеток. Вода в биологических тканях существует как в связанном, так и в свободном состояниях. Ориентация связанных молекул воды на поверхности белка приводит к образованию водной оболочки. Структура связанной воды влияет на свойства и функции белковых макромолекул, активность ферментов и биологические мембраны. Кроме того, когда структурированная вода соединяется с органическими соединениями, она создает полимерно-жидкую псевдокристаллическую матрицу, включающую РНК и ДНК. Это условно подтверждает идею о том, что размеры и форма глобулярных белков соответствуют кластерам воды.
Различные факторы, такие как магнитное поле, состав раствора, температура и другие, могут влиять на структуру воды и изменять размеры кластеров воды.
Коллектив российских и словенских исследователей, включающий ученого Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,  изучил, как вода и системы на водной основе меняют свою структуру в различных условиях. Эти изменения влияют на свойства живых и неживых систем, использующих воду, или системы на водной основе в различных технологиях. Изменяя  pH, температуру и электрические поля можно измерять и контролировать структурные изменения в воде и водных системах, а также улучшать результаты различных технологий в биологии и медицине. 

Back