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中科院化學所在仿生抗凍蛋白領域取得新進展

作者:百檢網 時間:2021-11-15 來源:互聯網

? ? *近,中科院 化學所和中科院上海應用物理所研究者合作,基于抗凍 蛋白能使 生活于寒冷地區的 生物體避免冰凍造成危害的特性,深入研究了抗凍蛋白能夠有效地降低結冰溫度、抑制冰晶生長和重結晶的作用機制。他們發現這類蛋白的冰吸附面上親疏水相間官能團(甲基和羥基的有序排列,使其表面形成類冰水,從而能夠選擇性吸附到冰晶表面,抑制冰晶的生長。該工作發表在《德國應用化學》上。 受到抗凍蛋白的啟發,研究人員根據氧化石墨烯(GO特有的碳骨架結構,開展了GO調控冰晶生長的研究。研究發現GO不但能有效地抑制冰晶生長和重結晶,而且能修飾冰晶形貌。分子動力學的模擬結果顯示GO表面具有穩定的類冰水,使得GO更傾向于與固態的冰形成穩定氫鍵,從而在大量液態水存在的條件下能夠選擇性地吸附到冰晶的表面。GO吸附到冰晶表面后,在GO間冰晶形成曲面,通過Gibbs-Thompson效應抑制冰晶生長。
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? ? 他們也首次將GO應用于低溫冷凍保存細胞。與商業化的抗凍劑相比,GO展現出了優異的冷凍保存效果,加入0.01 wt%的GO即可將馬精子活力從24.3%提高到71.3%。這一研究發現不但拓展了二維材料的應用領域,而且加深了人們對冰晶形成分子層面的理解。
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