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近日，中國科大信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院趙剛教授與中國科大附屬第一醫(yī)院劉會(huì)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(yīng)，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)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(yīng)用。

冰晶的形成和生長及其造成的損傷，是活細(xì)胞、組織和器官等天然生命材料，以及活細(xì)胞構(gòu)建物和培養(yǎng)物等生物復(fù)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(jī)理，開發(fā)高效的方法或技術(shù)，有效調(diào)控降溫冷凍和復(fù)溫融解過程冰晶的形成，具有重要的基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。功能性納米材料是抑冰材料的研究熱點(diǎn)。但是現(xiàn)有研究大多僅關(guān)注納米材料的分子抑冰效應(yīng)，對(duì)其協(xié)同抑冰效應(yīng)（如，分子抑冰效應(yīng)結(jié)合光熱或磁熱效應(yīng)等）的研究尚不多見。

基于此，趙剛/劉會(huì)蘭聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研究了二維碳化鈦(Ti3C2Tx) MXene納米片的協(xié)同抑冰效應(yīng)，包括其對(duì)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(yīng)，在升溫融解過程中，可以有效提升復(fù)溫速率，進(jìn)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(yīng)，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了間充質(zhì)干細(xì)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(yīng)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院輸血科曹媛博士和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士生常鐵(現(xiàn)為清華大學(xué)在讀博士)為本文并列第一作者；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院輸血科劉會(huì)蘭主任和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)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(xué)基金委和安徽省科技廳的資助。

標(biāo)簽： 低溫保存 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 納米材料