The mechanism of influence of polyvinyl alcohol (9 kDa) on the formation of ice crystals in aqueous solutions

Анотація

Запобігання кристалізації рідкої фази під час заморожування–відігріву клітин є однією з основних проблем, яку необхідно вирішити для успішного збереження біоматеріалу при низьких температурах. Одним із високоефективних інгібіторів рекристалізації є полівініловий спирт (ПВС). Однак механізми його кріопротекторної дії остаточно не з՚ясовані. Зокрема, невідомо, які структурні особливості сприяють реалізації антирекристалізаційних властивостей ПВС у межах його кріозахисних концентрацій. Експериментально вивчено вплив ПВС на кристалізацію розчинника та структурні перебудови асоціатів молекул ПВС у натрій-фосфатному буфері (НФБ). Досліджено розчини ПВС (молекулярна вага 9 кДа) у НФБ за допомогою методів кріомікроскопії та флуоресцентної спектроскопії. Показано, що молекулярні асоціати ПВС у НФБ зазнають перебудови близько 0,5–1 ваг.%, яка супроводжується зміною їх розміру та гідрофільно-гідрофобних властивостей. ПВС також змінює морфологічну структуру льоду при охолодженні та перешкоджає кристалізації при нагріванні. Припускається, що механізм антирекристалізаційної активності ПВС може обумовлюватися утворенням його комплексів з поверхнею кристалів льоду.