低温冰冻保存是上个世纪70年份飞速发展起来的一种在低温或超低温条件下封存细胞、组织和五脏六腑等海洋生物质地的技巧,能够行得通保障生物材质的遗传和形状稳固性,在生物学、管文学、军事学等世界有着广泛的使用前景。可是在低温保存进度中冰晶的不可控生长会大大挫伤细胞等保存对象。方今使用的冰冻保存液,举个例子丙三醇、二乙炔亚砜等,有压制冰晶生长功用低、高毒性和使细胞脱水离世的主题素材。

低温冰冻保存是上个世纪70时期连忙发展起来的一种在低温或超低温条件下封存细胞、组织和五脏六腑等海洋生物材质的本领,能够使得保障生物材质的遗传和样子稳固性,在生物学、医学、军事学等领域有所广泛的利用前景。然则在低温保存进度中冰晶的不可控生长会大大损害细胞等保存对象。目前选拔的冻结保存液,比如甘油、二三十烷亚砜等,有幸免冰晶生长效能低、高毒性和使细胞脱水谢世的标题。

中国科高校化学所在仿生抗冻蛋白领域获得新进展

近年,中科院化学研讨所花青印刷器重实验室研讨员张伟刚君与中科院东京应用物理探究所副研讨员石国升、研讨员方海平同盟,基于抗冻蛋白能使生活于严寒地区的生物制止冰冻变成危机的特征,深远钻研了抗冻蛋白可以有效地回降结霜温度、抑制冰晶生长和重结晶的遵从机制。开采那类蛋白的冰吸附面(ice
binding
face)上亲疏水相间官能团的静止排列,使其外界形成类冰水,进而能够选用性吸附到冰晶表面,抑制冰晶的发育(PNAS, 2016, doi: 10.1073/pnas.1614379114)。

多年来,化学所深黄印刷院重视实验室实验商讨职员和中科院选拔物理钻探所实验商量人员同盟,基于抗冻蛋白能使生活于冰凉地区的浮游生物防止冰冻产生风险的特色,深刻钻研了抗冻蛋白能够行得通地回降结霜温度、抑制冰晶生长和重结晶的遵从机制。发掘那类蛋白的冰吸附面(ice
binding
face)上亲疏水相间官能团的平稳排列,使其表面产生类冰水,进而能够接纳性吸附到冰晶表面,抑制冰晶的生长(PNAS, 2016, doi:
10.1073/pnas.1614379114)。

本报讯
最近,中国中国科学技术大学学化学所和中国科大学新加坡使用物理研究所研讨者合营,基于抗冻蛋白能使生活于冰凉地区的古生物防止冰冻造成危机的天性,深切钻研了抗冻蛋白能够行得通地下跌结霜温度、抑制冰晶生长和重结晶的意义机制。他们发觉那类蛋白的冰吸附面上亲疏水相间官能团的有序排列,使其外表形成类冰水,从而能够采用性吸附到冰晶表面,抑制冰晶的生长。该工作发表在《德意志联邦共和国应化》上。
受到抗冻蛋白的诱导,研讨职员依据氧化石墨烯特有的碳骨架结构,开展了GO调节冰晶生长的钻研。商讨发掘GO不但能有效地遏制冰晶生长和重结晶,何况能修饰冰晶形貌。分子动力学的模仿结果突显GO表面具有稳固的类冰水,使得GO更偏侧于与固态的冰产生平稳氢键,进而在大气液态水存在的标准下能够选取性地吸附到冰晶的外表。GO吸附到冰晶表面后,在GO间冰晶造成曲面,通过吉布斯-汤普森效应抑制冰晶生长。

碰着抗冻蛋白的诱导,他们依照氧化石墨烯特有的碳骨架结构,开展了GO调节冰晶生长的研究。探究开掘GO不但能有效地幸免冰晶生长和重结晶,并且能修饰冰晶形貌。分子引力学的模仿结果显示GO表面具备牢固性的类冰水,使得GO更偏侧于与固态的冰变成牢固氢键,进而在大方液态水存在的尺度下能够采用性地吸附到冰晶的外部。GO吸附到冰晶表面后,在GO间冰晶形成曲面,通过吉布斯-Thompson效应抑制冰晶生长。

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她俩也第贰回将GO应用于低温冰冻保存细胞。与商业化的抗冻剂比较,GO表现出了精美的冻结保存效果,参预0.01
wt%的GO即可将马精子活力从24.3%加强到71.3%。这一研讨开掘不仅扩充了二维材料的应用领域,何况加剧了人人对冰晶产生分子层面包车型地铁精晓。

他们也第壹次将GO应用于低温冰冻保存细胞。当选用GO作为冷冻保存剂时,与商业化的抗冻剂比较,GO表现出了那么些非凡的冷冻保存效果,参与0.01wt%的GO就可以将马精子活力从24.3%增加到71.3%。这一切磋开采不仅仅扩充了二维材料的应用领域,并且大大加深了人们对冰晶产生分子层面的知道。该职业公布在《德意志联邦共和国应化》上(Angew. Chem. Int. Ed88必发在线娱乐,.
2017, 56, 997 –1001)。

图1氧化石墨烯上含氧基团的独辟蹊径排列结构与冰晶造成的氢键并能有效压制冰晶生长和修饰冰晶形貌

《中国科学报》 (2017-02-14 第4版 综合)

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屡遭抗冻蛋白的启迪,他们依据氧化石墨烯特有的碳骨架结构,开展了GO调节冰晶生长的钻研。讨论开采GO不但能一蹴而就地遏制冰晶生长和重结晶,何况能修饰冰晶形貌。分子重力学的模仿结果展现GO表面具备稳固的类冰水,使得GO更偏侧于与固态的冰形成平稳氢键,进而在大气液态水存在的尺度下能够选拔性的吸附到冰晶的外表。GO吸附到冰晶表面后,在GO间冰晶变成曲面,通过吉布斯-汤普森效应抑制冰晶生长。

图1氧化石墨烯上含氧基团的非正规排列结构与冰晶产生的氢键并能有效防止冰晶生长和修饰冰晶形貌

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图2氧化石墨烯抑制冰晶重结晶效果显明并第贰回用做低温保存剂

图2氧化石墨烯抑制冰晶重结晶效果显著并第二遍用做低温保存剂

他们也第二回将GO应用于低温冷冻保存细胞。当选择GO作为冷冻保存剂时,与商业化的抗冻剂相比较,GO表现出了拾壹分巧妙的冷冻保存效果,参加0.01wt%的GO即可将马精子活力从24.3%提升到71.3%。这一商量发掘不但拓宽了二维质地的应用领域,並且大大加重了人人对冰晶产生分子层面包车型客车接头。该专业发布在《德意志应化》上(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 997 –1001)。

金红印刷院入眼实验室

2017年2月10日

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