یک استراتژی کاهش ابعادی برای افزایش انجماد گلبول های قرمز خون

همانطور که تیمی از محققان در مجله می نویسند، مقادیر کمی از لایه های فلزی-آلی نازک نانومتری به طور موثر از گلبول های قرمز در هنگام انجماد و ذوب محافظت می کند. Angewandte Chemie کشف کرده است. نانولایه‌ها که از چارچوب‌های فلزی-آلی بر پایه فلز هافنیوم ساخته شده‌اند، از تشکیل کریستال یخ در غلظت‌های بسیار پایین جلوگیری می‌کنند. این حالت جدید محافظت در برابر سرما می تواند برای توسعه یخ زدگی های جدید و کارآمدتر برای علوم زیستی استفاده شود.

‌

اعتبار تصویر: Angewandte Chemie

یخ زدگی از تشکیل کریستال های یخ در هنگام یخ زدن نمونه ها جلوگیری می کند. کریستال های در حال رشد می توانند به غشای سلولی و اجزای سلولی حساس آسیب بزنند و یکپارچگی سلول را مختل کنند. برخی از حلال‌ها یا پلیمرها محافظ‌های سرمایشی خوبی هستند. آنها با اتصال مولکول های آب و مختل کردن مونتاژ منظم آنها در طول تشکیل یخ، تشکیل کریستال یخ را کنترل می کنند.

شیمی مصنوعی هنوز ترفندهای بیشتری برای هدف قرار دادن و تأثیرگذاری بر تشکیل یخ به روشی مؤثرتر در اختیار دارد. چارچوب های فلزی آلی (MOFs) شبکه های کریستالی سه بعدی از یون های فلزی هستند که توسط لیگاندهای آلی به هم متصل شده اند. این لیگاندها را می‌توان برای اتصال مولکول‌های کوچکی مانند آب طراحی کرد و به مولکول‌های آب در کریستال‌های یخ اجازه می‌دهد تا دقیقاً تنظیم شوند.

وی ژو از دانشگاه فناوری چین جنوبی در گوانگژو (چین) و همکارانش اکنون کشف کرده‌اند که با نازک‌تر شدن MOF‌های مبتنی بر هافنیوم و لیگاندهای آلی، توانایی آنها برای اتصال و تأثیرگذاری بر مولکول‌های آب افزایش می‌یابد، عمدتاً به این دلیل که مکان‌های لیگاند بیشتری در دسترس هستند. بنابراین این تیم روشی را برای ساختارشکنی کنترل شده چارچوب‌های فلزی-آلی سه بعدی تا زمانی که تنها نانولایه‌های نازک دو بعدی باقی بمانند، توسعه دادند.

برای آزمایش مناسب بودن هافنیوم-MOL (MOL مخفف لایه فلز-آلی، برای تشخیص آنها از MOF های سه بعدی) به عنوان محافظ برودتی، تیم گلبول های قرمز خون را منجمد کردند، نوعی سلول که باید در تعداد زیادی ذخیره شود. مقاصد پزشکی است اما به راحتی با تشکیل کریستال یخ از بین می رود. در مقایسه با نشاسته هیدروکسی اتیل (HES)، که معمولاً به عنوان یک محافظ در برابر سرما استفاده می شود، MOL های هافنیوم در غلظت های کمتر از 0.1٪ محافظت در برابر سرما عالی نشان دادند در حالی که محلول های HES معمولاً در غلظت های تا 30٪ استفاده می شوند.

زو و تیم توضیح دادند که MOLها بسیار مؤثر هستند زیرا ساختار نامنظم دو بعدی لیگاندهایی که به مولکول‌های آب متصل می‌شوند از تشکیل هسته‌های کریستال یخ منظم جلوگیری می‌کند. این تیم پیشنهاد می کند که کاهش ابعادی MOFs یک دیدگاه جدید جالب برای به دست آوردن محافظ های سرمایی بسیار کارآمد است.