Исследование российских ученых поможет создавать биоконсерванты нового поколения

Сотрудники Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова (ИОНХ) РАН впервые определили механизм стеклообразования в системах с водородными связями. Это позволит целенаправленно создавать биоконсерванты нового поколения. Научное исследование опубликовали в Journal of Non-Crystalline Solids.

Если заморозить живые клетки, они погибают из-за обезвоживания  и  образования внеклеточных и внутриклеточных кристаллов льда. Если эти же клетки поместить в криопротектор ― среду, способную защитить их от кристаллизации «клеточной» воды при охлаждении, ― клетки даже после длительного пребывания в замороженном состоянии остаются живыми.

Стеклообразующие неорганические и органические системы с водородными связями способны защищать биоматериалы от кристаллизации «клеточной» воды на стадиях консервации и расконсервации. Эти системы широко востребованы в криобиологии, криомедицине, фармакологии и пищевой промышленности. 

Недавно ученые ИОНХ РАН совместно с сотрудниками Национального медицинского исследовательского центра детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачева и Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова показали, что стеклообразующие водные растворы ацетатов металлов, жизненно важных для организма человека, также способны быть консервантами при гипотермическом способе хранения одного из видов биологической жидкости.

«Понимание механизма стеклообразования в системах с водородными связями, установленного нами на примере системы муравьиная кислота – вода, позволяет целенаправленно выбирать способы для решения многих фундаментальных и прикладных задач, в частности, для создания консервантов нового поколения», ― сказала старший научный сотрудник лаборатории квантовой химии ИОНХ РАН Елена Тараканова.

Раскрытие этого механизма стало возможным благодаря новым методам изучения стеклообразующих систем и выявления закономерностей образования структуры растворов. Сотрудниками ИОНХ РАН предложена методика, позволяющая сравнивать результаты экспериментального исследования и теоретического моделирования стеклообразных образцов. Она позволяет изучать строение и свойства образующих стекла полимеров, предсказывать границы области стеклообразования, выявлять особенности процессов стеклования и перехода из стеклообразного состояния в жидкое. Полученные выводы справедливы для самых различных стекол, независимо от состава и свойств полимерных звеньев и типа связей между ними.

Проект выполнен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания ИОНХ РАН. 

Читать также