Paglutas ng palaisipan ng mga polymers na nagbubuklod ng yelo para sa biological cryopreservation

Detalye ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng PVA at yelo sa antas ng molekular (mula sa mga simulate ng molekular na dinamika). Kredito: University of Warwick

  • Ginagamit ang mga cryoprotector upang maprotektahan ang biological na materyal sa panahon ng frozen na imbakan
  • Dapat silang alisin sa panahon ng defrosting, at kung magkano ang gagamitin at kung paano eksaktong pinipigilan ang pag-recrystallization ng yelo na hindi naiintindihan
  • Ang polimer (vinyl) alkohol (PVA) na polimer ay marahil ang pinaka-epektibo na inhibitor ng muling pagtatag ng yelo Unibersidad ng Warwick na-decipher nang eksakto kung paano ito gumagana.
  • Ang bagong nakuha na batayan ng kaalaman ay nagbibigay ng mga bagong patakaran para sa disenyo ng isang bagong henerasyon ng cryoprotectants

Kapag ang biological material (mga cell, dugo, tisyu) ay nagyeyelo, ginagamit ang mga cryoprotector upang maiwasan ang pinsala na nauugnay sa pagbuo ng yelo sa panahon ng proseso ng pagyeyelo. Kasabay ng mga itinatag na cryoprotector, ang mga bagong polymeric cryoprotector ay umuusbong, ngunit kung paano eksaktong makontrol nila ang pagbuo ng yelo at paglago ay hindi pa rin alam. Totoo ito lalo na sa PVA, isang mapanlinlang na simpleng synthetic polymer na nakikipag-ugnay sa yelo sa pamamagitan ng mga mekanismo na ngayon ay natuklasan sa antas ng atomistic ng mga siyentista sa University of Warwick.

Ang mga cryoprotector ay mahalaga sa pagyeyelo ng biological material upang mabawasan ang pinsala ng cell na nauugnay sa pagbuo ng yelo. Ang recrystallization ng yelo, isang proseso kung saan lumalaki ang mas malalaking mga kristal na yelo na nagkakapinsala ng mas maliit, ay isa sa mga pangunahing problema na nakakaapekto sa kasalukuyang mga protokol ng cryopreservation at hindi pa rin nauunawaan. Pinag-aralan ng mga mananaliksik sa University of Warwick kung paano ang isang medyo tanyag na polimer na may potensyal para sa cryopreservation ay nagbubuklod sa lumalaking mga kristal na yelo.

Sa mga pahayagan “Ang mga detalye ng atomiko ng aktibidad ng pagbabawal ng yelo na recrystallization sa PVA‘, inilathala sa magazine Kalikasan ng komunikasyon, Natuklasan ng mga mananaliksik sa University of Warwick na, taliwas sa umuusbong na pinagkasunduan, lahat ng mas maikli o mas mahaba na mga kadena ng polimer ng poly (vinyl) na alkohol (PVA) ay nabibigkis sa yelo.

Sa ngayon ay nagtrabaho ang pamayanan sa palagay na ang mga maiikling polimer ay hindi nagbubuklod nang sapat sa mga kristal na yelo, ngunit sa gawaing ito ni Dr. Ipinakita ng Sosso at mga katrabaho na mayroong isang mahusay na balanse sa pagitan ng mga nagbubuklod na pakikipag-ugnayan at ang mabisang dami ng sinasakop ng mga polymer sa interface ng yelo, na tumutukoy sa kanilang pagiging epektibo sa pag-iwas sa muling pag-tatag ng yelo.

Pinagsasama ng gawaing ito ang mga pang-eksperimentong sukat ng pagsugpo sa reyalisasyon ng yelo at mga simulation ng computer. Ang huli ay napakahalagang mga tool para sa pagkakaroon ng mikroskopikong pananaw sa mga proseso tulad ng pagbuo ng yelo, dahil nakikita nila kung ano ang nangyayari sa napakabilis o napakaliit na proseso na mahirap makita kahit sa pamamagitan ng pinakahusay na pang-eksperimentong mga diskarte.

Ang gawaing ito ay nagbibigay ng bagong ilaw sa mga pangunahing prinsipyo na nasa ubod ng recrystallization ng yelo, at tumutukoy sa mga prinsipyo ng disenyo na maaaring magamit nang direkta sa pagdidisenyo ng isang bagong henerasyon ng mga cryoprotector. Ang tagumpay na ito ay isang patunay sa lakas ng kung ano ang masiglang kilala bilang “Team Ice” sa Warwick, isang lumalaking network ng mga pakikipagtulungan na may potensyal na magkaroon ng isang malaking epekto sa maraming aspeto ng pagbuo ng yelo, mula sa agham sa atmospera hanggang sa kimika ng panggamot.

Si Fabienne Bachtiger, isang mag-aaral ng doktor sa pangkat ng pananaliksik ni Dr. Ang Sosso (Kagawaran ng Chemistry), na pinuno ng gawaing ito, ay nagpapaliwanag:
“Natagpuan namin na kahit na medyo maikli ang mga kadena ng PVA, na naglalaman lamang ng sampung mga yunit ng polimer, nakasalalay sa yelo at ang maliit na mga copolymers ng block na PVA ay nagbubuklod din.” Mahalagang malaman ito ng pang-eksperimentong pamayanan, sapagkat nagtrabaho sila sa iba’t ibang mga pagpapalagay sa ngayon. Sa katunayan, nangangahulugan ito na maaari naming matagumpay na magamit ang mas maliit na mga polymer kaysa sa dating naisip. Mahalagang impormasyon ito na makakatulong sa pagbuo ng bago, mas aktibong mga cryoprotector. “

Sinabi ni Dr. Si Gabriele Sosso ng Kagawaran ng Chemistry sa University of Warwick, na namumuno sa malaking pagsisikap sa computational na pag-aralan ang pagbuo ng yelo sa biological matter, binibigyang diin na:
“Sa post na ito, nagdagdag kami ng isang mahalagang piraso sa puzzle ng eksaktong kung paano nakikipag-ugnayan ang mga polymeric cryoprotector sa lumalaking mga kristal na yelo.” Ito ay bahagi ng isang mas malaking katawan ng computational at teoretikal na gawain na hinahabol ng aking pangkat upang maunawaan kung paano gumagana ang mga cryoprotectant sa antas ng molekular upang makilala ang mga prinsipyo ng disenyo na maaaring direktang mausisa ng aming mga eksperimentong kasamahan. Ang Warwick ay isang mainam na lugar upang mapalalim ang aming pag-unawa sa yelo, at ipinakita ng gawaing ito ang epekto ng isang kapanapanabik na pakikipagtulungan sa pagitan ng aking pangkat sa pagsasaliksik at ng Gibson Group. “

Si Propesor Matthew Gibson ng Kagawaran ng Chemistry at Warwick Medical School sa University of Warwick ay nagdadagdag: “Ang muling pagsisiksik ng yelo ay isang tunay na hamon sa cryobiology na humahantong sa pagkasira ng cell, ngunit din sa frozen na pagkain o imprastraktura. Ang pag-unawa kung paano gumagana ang “simpleng” polimer na ito upang makontrol ang recrystallization ng yelo ay isang makabuluhang hakbang pasulong sa pagtuklas ng mga bagong cryoprotector at ang kanilang wakas na paggamit sa totoong mundo. “

Sanggunian: “Mga detalye ng atomiko ng aktibidad ng pagbabawal ng PVA sa pag-recrystallization ng yelo”, nina Fabienne Bachtiger, Thomas R. Congdon, Christopher Stubbs, Matthew I. Gibson at Gabriele C. Sosso, Pebrero 26, 2021, Kalikasan ng komunikasyon.
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

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.