Meccanica quantistica e materia vivente

Maggio 20th, 2021 | by Marcello Colozzo |

meccanica quantistica,materia vivente,nanoaparticelle,SPION

La fig. 1 mostra il titolo di due articoli distinti:

Il primo articolo si riferisce all'utilizzo di Super Paramagnetic Iron Oxide Nanoparticles. Non approfondiremo questo argomento in quanto off topic. Ci sarebbe tuttavia un'interessante implicazione su una possibile modulazione della densità del numero di elettroni in una cellula. Secondo il fisiologo A. Szent Györgyi, esiste una correlazione tra un eccesso della densità del numero di elettroni "non localizzati" e il fenomeno del cancro. Per comprendere la locuzione "elettroni non localizzati", è necessario riferirsi al secondo articolo citato. Incidentalmente, l'autore (Fröhlich) propone un modello che è molto simile al paradigma dei domini di coerenza di Preparata-Del Giudice.

Di seguito una breve sintesi dell'articolo.
Il ruolo centrale è svolto da quella transizione di fase denominata condensazione di Bose-Einstein (si pensi alla superfluidità dell'elio 4 e alla superconduttività dei metalli alle basse temperature). Secondo Fröhlich, in ambito biologico avviene qualcosa di simile in forza dei cosiddetti modi elettrici longitudinali. Tipicamente, il comportamento bioelettrico può essere modellizzato in termi di dipolo elettrico. Tale modellizzazione è giustificata dalla composizione della membrana cellulare, nel senso che è costituita da un intenso strato dipolare. Ne seguirebbero vibrazioni tra la parte positiva vs la parte negativa, dando luogo a un dipolo elettrico oscillante. Alla stessa maniera (a causa della presenza di legami idrogeno), molte macromolecole biologiche esibiscono le predette proprietà dipolari. Oscillazioni dipolari vengono poi indotte da elettroni "non localizzati" in assegnate regioni della cellula. Le frequenze di tali oscillazioni sono dell'ordine di 10^11 - 10^12 s^-1. Una sovrapposizione di oscillazioni dà luogo a una branca di modi elettrici longitudinali.

Il modello di Fröhlich prevede N costituenti elementari immersi in un bagno termico; ogni costituente è sede di oscillazioni di dipolo elettrico. Attraverso un potenziale coulombiano a lungo range, gli N dipoli interagiscono dando luogo alla formazione di N modi elettrici. La dissipazione dell'energia è causata dall'interazione degli N dipoli con il bagno termico. Inoltre, se l'energia del sistema degli N dipoli è maggiore dell'energia dissipata, la predetta energia viene "incanalata" in un solo modo che richiama il meccanismo della condensazione di Bose-Einstein. Questo modo privilegiato, altro non è che uno stato coerente. Più specificatamente, è una vibrazione elettrica longitudinale coerente, e si realizza in uno stato di non equilibrio termodinamico. Come noto, in tali stati prevalgono gli effetti nonlineari che li rendono stabili, nel senso che si tratta di processi a bassa entropia. La quantità di energia richiesta per la stabilizzazione del processo è relativamente piccola, dato che per quanto visto la stabilità è garantita dalla nonlinearità. Diversamente, una elevata quantità di energia somministrata da una sorgente esterna, distrugge la stabilità.
Conclusione:

In un lavoro di A. Szent Györgyi segue che la divisione cellulare è determinata dalla densità del numero di elettroni che si trovano in "stati non localizzati" ma comunque correlati nel senso di Fröhlich. Incidentalmente, tali elettroni contribuiscono alle vibrazioni elettriche coerenti, rinforzandole, a patto che la predetta densità non superi un valore di soglia. In tal caso ci si aspetta la realizzazione di processi in grado di influire la divisione cellulare, ed è possibile congetturare che tale variazione caratterizzi il cancro, che seguirebbe, dunque, da una elevata densità del numero di elettroni "non localizzati" in assegnate macromolecole appartenenti a una cellula.

Tale conclusione si ricollega all'articolo 1 citato all'inizio, giacchè potrebbe non essere trascurabile l'interazione del campo megnetico generato dalle nanoparticelle, con il momento magnetico di singolo elettrone (dovuto al momento angolare di spin dell'elettrone). Come è noto, gli elettroni obbediscono al principio di esclusione di Pauli secondo cui in ogni stato di singola particella troviamo 0 o 1 particella (fermioni, nel senso che obbediscono alla statitistica di Fermi-Dirac). Il numero quantico di spin introduce un ulteriore grado di libertà, per cui in uno singolo stato possiamo trovare una coppia di elettroni con momenti angolari di spin opposti (up e down, rispettivamente). La domanda che ci poniamo è: la presenza di un campo magnetico (supposto statico e uniforme) può modulare la densità del numero di elettroni "non localizzati" nel senso di Fröhlich-A. Szent Györgyi?

No TweetBacks yet. (Be the first to Tweet this post)