Dondurucu yanık yaşayan herkes, buz kristallerinin düşük sıcaklıklarda bir sorun olabileceğini bilir. Buz kristallerinin pürüzlü kenarları, dondurmanızın dokusunu mahvetmekten daha fazlasını yapabilir. Mikroskobik düzeyde, yine de donma sıcaklıklarında taşınması gereken enzimler ve antikorlar gibi canlı hücrelerin veya biyolojik ilaçların yapısını yok edebilirler.
Arabanızdaki antifriz – etilen glikol – toksiktir, bu nedenle yiyecekler veya ilaçlar için bir çözüm değildir. Bunun yerine, araştırmacılar ilham için doğaya yöneldiler: kutup sularında yaşayan balıkların kanlarında donmasını engelleyen proteinleri var.
Şimdi, Utah Üniversitesi John ve Marcia Price Mühendislik Koleji’nden araştırmacılar, bu proteinin soyulmuş, sentetik bir versiyonunu yapmanın bir yolunu oluşturdular, ölçekte üretilecek kadar basit, ancak sıfır altı sıcaklıklarda buz kristallerinin oluşumunu inhibe edecek kadar güçlü.
Araştırmacılar, mimik polipeptitlerinin dondurma ve anti-kanser ilaç trastuzumab dahil olmak üzere çeşitli gerçek dünya test vakaları üzerindeki etkinliğini gösterdiler. Birincisi başarıyla eksi 4 Fahrenheit’e kadar soğutulurken, ikincisi eksi 323 derece F kadar düşük sıcaklıklarda hayatta kaldı.
Çalışma dergide yayınlandı Gelişmiş Malzemeler. Biyomedikal Mühendislik Bölümü’nde doçent olan Jessica Kramer ve laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi Thomas McParlton tarafından yönetildi.
Araştırmacılar onlarca yıldır, bazı kutup balıklarında bulunan doğal olarak oluşan antifriz proteinlerine, bazı böceklere ve bitkilere baktı. Bununla birlikte, bu proteinlerin canlı organizmalardan anlamlı miktarlarının çıkarmak ticari kullanım için pratik değildir. Ayrıca alerjenlerle kontaminasyona karşı hassastırlar.
Kramer ve meslektaşları bu nedenle, bu proteinlerin antifriz yeteneklerinden sorumlu olan kesin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirlemek için yola çıktılar. Bir çift daha önceki çalışma, Malzeme Kimyası Ve Biyoakromoleküllerdoğal olarak oluşan proteinlerde en kritik olan yapısal özellikleri göstermiştir.
Kramer, “Nihayetinde, yapıyı sadece antifriz aktivitesi için gerekli olduğunu düşündüğümüz kısımlara basitleştirdik, bu da üretimi daha az karmaşık ve pahalı hale getirdi.” Dedi. “Bu değişikliklere rağmen, bu çalışma taklitlerimizin buz kristallerinin yüzeyine bağlandığını ve tıpkı doğal antifriz proteinleri gibi kristal büyümesini inhibe ettiğini gösterdi.”
“En iyisi,” dedi McParlton, “Bu taklitleri tamamen kimyayı kullanarak yapıyoruz – balık veya hücreler gerekli değil.”
Kavram kanıtı olarak, araştırmacılar mimik moleküllerin insan hücreleri için toksik olmadığını, insan bağırsağının enzimleri tarafından sindirilebilir olduğunu ve gıda üretimi potansiyeli için kritik bir faktör olan ısıtma hayatta kalabileceğini gösterdiler. Ayrıca hassas enzimler ve antikorlar üzerinde testler yapmışlardı, taklitlerin onları donma/çözülme döngüleri ile ilişkili hasardan koruduğunu gösterdi.
Kramer, “Ayrıca, genellikle nakliye sırasında veya insanlar kartonu dondurucu içine ve dışına çıkardıklarında dondurmada buz kristallerini engelleyebileceğimizi gösterdik.” Dedi.
Araştırmacılar, dondurulmuş gıdaların raf ömrünü uzatmasının hayat kurtaran biyolojilerin depolanmasını ve taşınmasını iyileştirmeye kadar çok çeşitli uygulamaları sağlayan mimik moleküllerini öngörüyorlar. Teknoloji şu anda patent beklemiyor ve ekip, bu sentetik antifriz proteinlerini ticarileştirmeyi amaçlayan yeni bir başlangıç şirketi Lontra Bio LLC aracılığıyla yeniliklerini pazara sunmak için çalışıyor.
