元素百科介绍中国科学院化学研究所仿生抗冻蛋白领域的新进展。近日，中国科学院化学研究所与中国科学院上海应用物理研究所研究人员合作，深入研究了抗冻蛋白能有效降低结冰温度、抑制冰晶生长和重结晶的作用机制。他们发现，在这种蛋白质的冰吸附表面上，亲疏水官能团（甲基和羟基）的有序排列使其表面形成冰水，从而选择性地吸附到冰晶表面，抑制冰晶的生长。在《德国应用化学》上发表了这项工作。
研发仿生抗冻蛋白
受抗冻蛋白的启发，研究人员根据氧化石墨烯（GO）对独特的碳骨架结构进行了GO调节冰晶生长的研究。GO不仅能有效抑制冰晶的生长和重结晶，还能修饰冰晶的形状。分子动力学的模拟结果表明，GO表面有稳定的冰水，使GO更倾向于与固态冰形成稳定的氢键，从而在大量液态水的条件下选择性地吸附到冰晶表面。GO吸附到冰晶表面后，通过Gibs-Thompson效应，在GO间形成冰晶曲面，抑制冰晶生长。
与商业抗冻剂相比，仿生抗冻蛋白与商业抗冻剂
它们还首次将GO应用于低温冷冻保存细胞。与商业抗冻剂相比，GO具有优异的冷冻保存效果，并添加0.01 wt%GO可以将马精子活力从24.3%提高到71.3%。这项研究发现，它不仅扩大了二维材料的应用，而且加深了人们对冰晶形成分子的理解。
