设计师脂质阻止水在零度以下的温度冻结

通过捕获水在合成脂质膜,在瑞士的科学家已经能够防止它变成冰,即使在温度低至-263°C。研究人员说他们的研究结果可能有助于进一步了解水和脂质相互作用在这些条件下,并揭示了一些生物能够生存的极端寒冷。

领导的一个团队埃胡德·兰道苏黎世大学的拉斐尔Mezzenga瑞士联邦理工学院想多脂质,如脂质膜的研究发现在细胞环境中,可以改变水分子的行为通常低于冰点的温度。

研究人员新脂质合成,包含环丙基组-而不是双键monoacylglycerol分子的疏水尾部。三元环脂类刚性,使他们形成高度弯曲的影响,可以把水变成的微小通道。这分子设计灵感来源于脂肪中发现一些细菌细胞,这是生存的零下低温,”说利维亚Salvati试训该研究的作者之一、参与这项研究。相比其他脂质,这些化合物不低温结晶,这是关键在预防渠道内的水的结晶”。

萨尔瓦多Assenza,另一个团队的成员,补充说,脂质影响可以安排成不同的结构在水的存在,包括立方和层状阶段。通常所有这些阶段充满了液体水和低温,脂质和水冻结,破坏结构。脂类的关键特性是,在低水合作用,形成结构能够保持无序(液体或玻璃)的水在任何温度的本质。”

研究人员使用液氦和液氮冷却样品以不同的速率每分钟0.1和5°C之间。使用x射线和中子衍射,NMR和量热法技术,结合分子动力学模拟,他们展示了液态水的存在到-10°C的立方阶段和玻璃水到-263°C的层状相。

南希Levinger科罗拉多州立大学的我们,说很有趣,可以抵制相变温度的自组装结构,而水是液体即使样品冷却缓慢。但实际的水保持无定形并不让我吃惊,”她说。的样品有水化水平很低,所以几乎所有的水接触极地新脂质headgroups的一部分,和那些headgroups乙二醇本质上是一样的,我们都知道防冻剂。

约翰Seddon英国伦敦帝国学院说,事实上,脂质可以作为生物相容性系统捕获非晶水是一个重要的特性,可以用来避免冻结损伤敏感的样品。的立方相的机制防止结晶的水似乎是由于水通道的半径小于最小半径大约一纳米的水滴冰晶形成,”他说。Assenza指出的无序配置脂质也扮演重要的角色。大型水通道导致冰的形成,但使用相似的化学油脂,不保持低温无序配置也会导致水结晶,”他说。

研究人员认为,他们的设计师脂质可以作为一个新工具为研究低温分子结构没有冰晶,否则阻碍这样的研究。