Išspręskite polimerų, susijusių su ledu, dėlionę biologiniam krioprezervavimui

Išsami informacija apie PVA ir ledo sąveikos molekulinį lygį (remiantis molekulinės dinamikos modeliavimu). Kreditas: Warwick universitetas

  • Krioprotektoriai naudojami apsaugoti biologinę medžiagą užšaldytoje saugykloje
  • Atšildžius juos reikia pašalinti ir nėra labai gerai suprantama, kiek naudojama ledo perkristalizacija ir kaip tiksliai jie slopinami.
  • Polimero (vinilo) alkoholio polimeras (PVA) yra stipriausias ledo perkristalizavimo inhibitorius ir tyrinėtojas Varviko universitetas jie patikslino, kaip tai veikia.
  • Ši naujai įgyta žinių bazė pateikia naujas gaires kuriant naujos kartos kriptovaliutas

Kai biologinė medžiaga (ląstelės, kraujas, audiniai) užšaldoma, krioprotektoriai naudojami siekiant užkirsti kelią žalai, susijusiai su ledo susidarymu per užšalimą. Kuriami nauji polimeriniai krioprotektoriai kartu su nusistovėjusiais krioprotektoriais, tačiau tiksliai, kaip jie kontroliuoja ledo susidarymą ir augimą, dar nėra žinoma. Tai ypač pasakytina apie PVA, paprasčiausiai klaidinantį sintetinį polimerą, kuris sąveikauja su ledu per mechanizmus, kurie šiuo metu veikiami atominiame lygyje, dėka Warwick universiteto mokslininkų.

Krioprotektoriai yra būtini norint sumažinti žalą, kurią sukelia ledo susidarymas užšalus biologinei medžiagai. Ledo perkristalizavimas, kuris yra didesnių ledo kristalų auginimo procesas, kenkiant mažesniems, yra viena iš pagrindinių problemų, kurias sukelia dabartiniai kriosaugos protokolai, ir iki šiol nėra labai gerai suprantama. Varviko universiteto mokslininkai ištyrė, kaip žinomas polimeras, kuris gali būti naudojamas kriosaugai, yra susijęs su ledo kristalų augimu.

Ant lapo, „Atominė PVA ledo perkristalizavimo slopinamojo aktyvumo informacija“, paskelbtas žurnale Gamtos komunikacijos, Varviko universiteto mokslininkai nustatė, kad, priešingai nei visuotinai sutariama, trumpesnės arba ilgesnės polivinilalkoholio (PVA) polimerinės grandinės jungiasi su ledu.

Iki šiol bendruomenė stengėsi užtikrinti, kad trumpi polimerai nebūtų pakankamai surišti su ledo kristalais, tačiau šiame darbe dr. Sosso ir jo kolegos parodė, kad rišimasis yra subtilus šių sąveikų ir pusiausvyros balansas. Efektyvus tūris, kurį užima polimerai sąveikoje su ledu, o tai lemia jų efektyvumą užkertant kelią ledo perkristalizacijai.

Šis darbas apima eksperimentinius ledo rekristalizacijos slopinimo matavimus ir kompiuterinį modeliavimą. Pastarieji yra milžiniški įrankiai gauti mikroskopinį procesų, tokių kaip ledo susidarymas, vaizdą, nes jie gali pažvelgti į tai, kas vyksta labai sunkiuose ar labai mažuose procesuose, naudojant pažangiausias eksperimentines metodikas.

Šis darbas atskleidžia naujus pagrindinius ledo perkristalizavimo principus, nurodydamas projektavimo principus, kuriuos galima tiesiogiai panaudoti kuriant naujos kartos krioprotektorius. Šis pasiekimas liudija vadinamojo Warwicko „Komandos ledo“, augančio partnerystės tinklo, kuris gali turėti didžiulį poveikį daugeliui ledo susidarymo aspektų, pradedant atmosferos mokslais, baigiant medicinine chemija, stiprybės.

Dr. Fabienne Bachtiger, doktorantė, dirbanti dr. Sosso (Chemijos katedra) tyrimų grupėje, vadovavo šiam darbui ir paaiškino:
“Mes taip pat radome gana trumpas PVA grandines, turinčias tik dešimt polimerinių vienetų, kurios jungiasi prie ledo ir taip pat suriša mažus PVA kopolimero blokus. Eksperimentinėms bendruomenėms svarbu tai žinoti, nes iki šiol jos veikia skirtingomis prielaidomis.” gali naudoti daug mažesnius polimerus, nei mes manome sėkmingai. Tai pagrindinė informacija, padedanti sukurti aktyvesnius krioprotektorius. “

Dr. Gabriele Sosso iš Varviko universiteto Chemijos katedros sakė, kad ji labai stengiasi skaičiuoti ledo susidarymą biologinėse medžiagose:
“Šiuo indėliu mes pridėjome svarbų kūrinį, norėdami sužinoti, kaip polimeriniai krioprotektoriai veikia augančius ledo kristalus. Tai yra didesnio skaičiavimo ir teorinio darbo, kurį mano komanda atlieka, kad suprastų, kaip krioprotektoriai veikia molekuliniu lygmeniu, dalis, kurią tiesiogiai išbandė mūsų eksperimentiniai kolegos. nustatyti principus, kuriuos jie gali. „Warwick“ yra puiki vieta padėti suprasti ledą, ir šis darbas parodo labai įdomaus mano tyrimų grupės ir „Gibson Group“ bendradarbiavimo poveikį. “

Profesorius Matthew’as Gibsonas iš Warwicko universiteto Chemijos katedros ir Warwicko medicinos mokyklos pridūrė: “Ledo perkristalizavimas yra tikras iššūkis kriobiologijoje, darantis žalą ląstelėms, bet ir užšalęs ar infrastruktūrai. Supratimas yra didelis žingsnis į priekį. ieškant naujų krioprotektorių ir galiausiai juos naudojant realiame pasaulyje “.

Nuoroda: Fabienne Bachtiger, Thomas R. Congdon, Christopher Stubbs, Matthew I. Gibson ir Gabriele C. Sosso, 2021 m. Vasario 26 d. „PVA ledo perkristalizavimo slopinimo atomo detalės“. Gamtos komunikacijos.
DOI: 10.1038 / s41467-021-21717-z

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasiutligė neužkrėstų smegenų, tačiau vis tiek kenčia nuo stiprių nervų pažeidimų.

Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo takų simptomais, Virusas, sukeliantis COVID 19Vargu ar jis bus tiesiogiai perduodamas į smegenis, tačiau vis tiek gali sukelti sisteminę...

Mokslas yra paprastas. Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Nuo JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 21 d Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija DOE naudoja pažangią aušinimo sistemą - uolekčių, kad kvantinių kompiuterių širdis būtų pakankamai...

Kaip paukštis kvėpuoja geriau? Tyrėjų išvados

Apytikslis „apvalios viščiuko“ su paukščio plaučiais skaičius parodė, kad įkvėpus oro judėjimas pirmyn ir atgal. Kaip iškvėpimai (mėlynos rodyklės) ir iškvėpimai (raudoni) sukelia...

Kalnų gorilos gali naudoti krūtinę, kad perduotų informaciją apie save

Vyriškos gorilos krūtis muša. Autoriai: Jordi Galbany / Diano Fossey Gorilla fondas Skrynios, nukentėjusios nuo kalnų gorilų, kurios greitai muša krūtinę rankomis, kad skambėtų...

Paprastas mokslas: kas yra biokuras?

Parengta JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 20 d Mokslininkai fermentavo mieles, kad iš augalų cukrus virstų biodyzelinu. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Stephanopoulos Lab Saulės, vėjo ir...

Newsletter

Subscribe to stay updated.