中科院化学所在仿生抗冻蛋白领域取得新进展

最近，中国科学院化学研究所和中国科学院上海应用物理研究所的研究人员合作，基于抗冻蛋白能防止寒冷地区生物受到冰冻破坏的特性，深入研究了抗冻蛋白有效降低冰冻温度、抑制冰晶生长和重结晶的机理。他们发现亲水和疏水官能团(甲基和羟基)在这种蛋白质的冰吸附表面上的有序排列在其表面上形成了冰状水，这种水可以选择性地吸附到冰晶的表面并抑制冰晶的生长。这项工作发表在《德国应用化学》上。受抗冻蛋白的启发，研究者们根据氧化石墨烯独特的碳骨架结构，对冰晶生长的氧化石墨烯调控进行了研究。研究发现，氧化石墨烯不仅能有效抑制冰晶的生长和重结晶，还能改变冰晶的形态。分子动力学模拟结果表明，GO表面具有稳定的类冰水，这使得GO更倾向于与固体冰形成稳定的氢键，从而能够在大量液态水存在的情况下选择性吸附到冰晶表面。氧化石墨烯吸附在冰晶表面后，冰晶在氧化石墨烯之间形成曲面，冰晶的生长受到吉布斯-汤普森效应的抑制。

他们还首次将GO应用于细胞的冷冻保存。与市售冷冻保护剂相比，0.01%葡萄糖氧化酶具有良好的冷冻效果，可使马精子活力从24.3%提高到71.3%。这一研究发现不仅拓展了二维材料的应用领域，也加深了人们对冰晶形成的分子水平的理解。(科学新闻)

《中国科学报》(2017-02-14，第4版)