熱訊：中國科大在基于協(xié)同抑冰的活細胞低溫保存方向取得新進展

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近日，中國科大信息科學技術(shù)學院趙剛教授與中國科大附屬第一醫(yī)院劉會蘭主任合作，基于二維碳化鈦(Ti3C2Tx) MXene納米片的協(xié)同抑冰效應，實現(xiàn)了活細胞的高效深低溫冷凍保存。

相關(guān)研究成果以“Inhibition Effect of Ti3C2Tx MXene on Ice Crystals Combined with Laser-Mediated Heating Facilitates High-Performance Cryopreservation”為題發(fā)表于國際期刊《ACS Nano》。該結(jié)果有力拓展了基于物理場抑冰的高效低溫保存方法的應用。

冰晶的形成和生長及其造成的損傷，是活細胞、組織和器官等天然生命材料，以及活細胞構(gòu)建物和培養(yǎng)物等生物復合材料的深低溫冷凍保存所面臨的主要挑戰(zhàn)之一。深入了解冰晶形成的機理，開發(fā)高效的方法或技術(shù)，有效調(diào)控降溫冷凍和復溫融解過程冰晶的形成，具有重要的基礎研究和實際應用價值。功能性納米材料是抑冰材料的研究熱點。但是現(xiàn)有研究大多僅關(guān)注納米材料的分子抑冰效應，對其協(xié)同抑冰效應（如，分子抑冰效應結(jié)合光熱或磁熱效應等）的研究尚不多見。

基于此，趙剛/劉會蘭聯(lián)合團隊研究了二維碳化鈦(Ti3C2Tx) MXene納米片的協(xié)同抑冰效應，包括其對冰晶形態(tài)、冰晶生長和冰晶融化過程的調(diào)控作用。結(jié)果表明該納米片在降溫冷凍過程，可鈍化冰晶前緣、降低直接冰晶損傷；且其具有優(yōu)異的光熱效應，在升溫融解過程中，可以有效提升復溫速率，進而避免反玻璃化/再結(jié)晶損傷。綜合利用二維碳化鈦(Ti3C2Tx) MXene納米片的協(xié)同抑冰效應，該團隊實現(xiàn)了間充質(zhì)干細胞-水凝膠構(gòu)建物的高效低溫保存。

圖. 二維碳化鈦(Ti3C2Tx) MXene納米片的協(xié)同抑冰效應

中國科學技術(shù)大學附屬第一醫(yī)院輸血科曹媛博士和中國科學技術(shù)大學碩士生常鐵(現(xiàn)為清華大學在讀博士)為本文并列第一作者；中國科學技術(shù)大學附屬第一醫(yī)院輸血科劉會蘭主任和中國科學技術(shù)大學信息科學技術(shù)學院趙剛教授為文章的共同通訊作者。該研究得到了科技部、國家自然科學基金委和安徽省科技廳的資助。

標簽： 低溫保存 中國科學技術(shù)大學 納米材料