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中科院化學(xué)所在仿生抗凍蛋白領(lǐng)域取得新進(jìn)展

作者:百檢網(wǎng) 時(shí)間:2021-11-15 來源:互聯(lián)網(wǎng)

? ? *近,中科院 化學(xué)所和中科院上海應(yīng)用物理所研究者合作,基于抗凍 蛋白能使 生活于寒冷地區(qū)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(jié)冰溫度、抑制冰晶生長和重結(jié)晶的作用機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)這類蛋白的冰吸附面上親疏水相間官能團(tuán)(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(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。 受到抗凍蛋白的啟發(fā),研究人員根據(jù)氧化石墨烯(GO特有的碳骨架結(jié)構(gòu),開展了GO調(diào)控冰晶生長的研究。研究發(fā)現(xiàn)GO不但能有效地抑制冰晶生長和重結(jié)晶,而且能修飾冰晶形貌。分子動(dòng)力學(xué)的模擬結(jié)果顯示GO表面具有穩(wěn)定的類冰水,使得GO更傾向于與固態(tài)的冰形成穩(wěn)定氫鍵,從而在大量液態(tài)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(yīng)抑制冰晶生長。
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? ? 他們也首次將GO應(yīng)用于低溫冷凍保存細(xì)胞。與商業(yè)化的抗凍劑相比,GO展現(xiàn)出了優(yōu)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(fā)現(xiàn)不但拓展了二維材料的應(yīng)用領(lǐng)域,而且加深了人們對(duì)冰晶形成分子層面的理解。
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