El agua es un constituyente activo y fundamental para la estructura y función de una célula; sin ella, sería imposible la vida. Para evitar la deshidratación, la célula ha desarrollado mecanismos de protección. Uno de ellos es la regulación del flujo de agua a través de la membrana celular en el caso de un desequilibrio osmótico. Así, cuando hay una alta concentración de solutos extracelularmente (hipertonicidad), la membrana semipermeable permite el paso de agua de la región interna con menos concentración de solutos (hipotonicidad), hacia el medio extracelular, para lograr un equilibrio osmótico. Sin embargo, un flujo rápido de agua como respuesta a esa disparidad en las concentraciones, puede ocasionar estrés osmótico en la célula, lo que implica que la célula se deshidrate y muera.
El agua puede también escaparse de la célula cuando hay una reducción de la presión de vapor, y el análisis de los eventos que ocurren en la interfase de una muestra hidratada nos permite comprender el proceso de deshidratación y sus efectos. En una situación típica, el aire que cubre directamente una muestra está saturado con vapor de agua. Entonces, cuando una molécula de agua se escapa de la muestra, es sustituida por otra que está en la capa de aire.
Prácticamente toda la investigación sobre deshidratación celular se ha llevado a cabo usando simulaciones computacionales, ya que los estudios experimentales son muy complejos. En un trabajo reciente desarrollado en el CINVESTAV-Monterrey (Soft Matter, 2023, 19, 9173, DOI: 10.1039/d3sm01181j), se realizó un estudio experimental por termogravimetría usando modelos de membrana biológicas como una aproximación a una membrana real, la de la bacteria E. coli, que también fue considerada como muestra experimental.
El modelo biológico comprendió tanto la fabricación de diferentes liposomas, como la preparación de muestras de biomasa de bacterias. Para simplificar el proceso de evaporación, las mediciones fueron realizadas con un flujo de helio. Por lo tanto, las moléculas liberadas durante la evaporación son arrastradas por el flujo de helio y no pueden incorporarse a la muestra. Tales condiciones nos permitieron desarrollar un modelo físico sencillo para explicar el proceso de evaporación de agua en cada tipo de muestra. Lo más interesante es que éste depende fundamentalmente de las interacciones electrostáticas entre los componentes de las membranas biológicas y las moléculas de agua.
