新方法让液体在极低温下不凝固

最近，马萨诸塞州总医院医学工程中心(MGH-CEM)的研究人员开发了一种简单的方法，可以在远低于“冰点”的温度下长时间保持水和水基溶液的液态。尽管实验是在只有几盎司水的情况下进行的，正如他们在学术期刊《自然通讯》上所描述的那样，这种方法也许有一天能够延长血细胞、组织和器官以及食物的保质期。

“通常各种水和其他水溶液都会在0℃以下结冰，因为液体溶液中的各种杂质与空气接触，冰晶会随机形成。然而，使用我们称之为“极度过冷”的方法可以长时间保持液态。”该中心的伯克·乌斯塔博士说，这种方法是用不与水混合的溶液覆盖液体表面，以防止水和空气接触。该操作非常简单、实用且成本有效。

研究人员称，这种方法可以降低任何生物材料的温度，减缓新陈代谢和其他反应，如易腐食品和移植器官的冷藏。

该小组的主要研究人员黄海水博士指出，该小组在实验中首次发现，当用1毫升水样品通过烃油(如矿物油、橄榄油或石蜡油)密封时，在低至-13℃的温度下形成冰层一周。同时，通过接下来的一系列实验，他们成功地用1毫升水和细胞悬液样品在-20℃下保持液体100天，通过更复杂和更纯的烃油(如醇类和烷烃)。如果使用100毫升样品，可以在相同的温度下保持一周。

此外，该团队还展示了他们使用“极度过冷”的方法来延长红细胞的保存时间。尽管红细胞通常可以在4℃的温度下储存长达42天。根据最新报告，在此温度下储存的红细胞质量将在大约14天后开始下降，28天后将发生不可逆的细胞损伤。然而，使用他们的“极度过冷”方法，100毫升红细胞悬液可以在-13℃下安全储存100天。

“我们目前正在进行实验，将红细胞储存样本的体积增加到300-500毫升。”哈佛医学院的助理外科医生乌斯塔教授说:“我们现在也在尝试将这种方法应用于其他细胞，并将它们转化为大组织和整个器官，如肝脏。随着这种“极度过冷”方法在医学和食品保鲜中的潜在应用，这一研究结果可用于未来低温下的液体化学研究，而无需昂贵和复杂的高压设备。”(马晨)

相关文件信息:DOI:10.1038/s 1467-018-05636-0

中国科学新闻(2018-08-17，第三版)