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科学家们防止过冷水冻结

-即使在极冷的温度下,科学家也发现了一种防止水冻结的方法。当水冻结时,其分子组织成格子图案以形成冰晶。液态水分子仍然无序,自由浮动,让水流动。

在实验室里,苏黎世大学的科学家将过冷水保留在一种新的合成脂质中,将液态保存在过冷水中。脂质是脂肪分子。在这项研究中,科学家开发了一种称为脂质中间相的合成脂肪分子。脂质自组装形成膜,其外观和行为类似于天然脂肪分子。

当膜聚集时,它们形成尺寸小于1纳米的互连通道。膜组件的形状取决于温度和水含量。在实验中,科学家们确定,即使在零度以下的温度下,被困在膜内微小通道内的水也不能冻结。

对于一项测试,科学家使用液氦来冷却用单酰基甘油修饰的脂质中间相至负263摄氏度 - 与绝对零度相差10度。在极端零下温度下,水变得“玻璃状”但没有冻结。由自组装脂质形成的通道的形状和尺寸取决于难以控制的含水量。

苏黎世大学化学教授Ehud Landau在新闻发布会上说:“使这些脂质开发变得如此棘手的原因在于它们的合成和纯化。”脂质分子具有一种疏水性成分,其排斥水,一种亲水性成分吸引水分。“这使他们非常难以合作,”兰道说。

为了在他们的实验中创造出一类新的脂质,研究人员在可以在极冷的温度下存活的细菌膜之后模拟合成脂肪分子。

“我们的脂质的新颖之处在于将高度应变的三元环引入分子疏水部分的特定位置,”Landau说。“这些能够产生必要的曲率,从而产生如此微小的水通道,防止脂质结晶。”科学家在Nature Nanotechnology杂志上详述了他们的壮举。

这项新研究的作者希望他们的研究可以被其他科学家利用。脂质可用于在膜样环境中分离,保存和研究大的生物分子,如蛋白质。

“我们的研究正在为未来的项目铺平道路,以确定蛋白质如何以其原始形式保存,并在非常低的温度下与脂质膜相互作用,”苏黎世教授Raffaele Mezzenga说。

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