p Quando o material biológico (células, sangue, tecidos) está congelado, crioprotetores são usados ​​para prevenir os danos associados à formação de gelo durante o processo de congelamento. Novos crioprotetores poliméricos estão surgindo, ao lado dos crioprotetores estabelecidos, mas como exatamente eles conseguem controlar a formação e o crescimento do gelo ainda é amplamente desconhecido. Isso é especialmente verdadeiro para PVA, um polímero sintético aparentemente simples que interage com o gelo por meio de mecanismos que agora foram revelados no nível atomístico graças aos pesquisadores da Universidade de Warwick. p Os crioprotetores são cruciais no congelamento de material biológico para diminuir o dano celular envolvido na formação de gelo. Recristalização de gelo, esse é o processo pelo qual os cristais de gelo maiores crescem às custas dos menores, é um dos principais problemas que afetam os protocolos de criopreservação atuais e ainda é pouco compreendido. Pesquisadores da Universidade de Warwick investigaram como um polímero bastante popular com potencial para ser usado na criopreservação se liga aos cristais de gelo em crescimento.

p No papel, intitulado "Os detalhes atomísticos da atividade de inibição de recristalização de gelo de PVA, "publicado no jornal Nature Communications , pesquisadores da Universidade de Warwick descobriram que, ao contrário do consenso emergente, cadeias poliméricas mais curtas ou mais longas de álcool poli (vinílico) (PVA), todas se ligam ao gelo.

p Até agora, a comunidade tem trabalhado com a suposição de que polímeros curtos não se ligam com força suficiente aos cristais de gelo, mas neste trabalho o Dr. Sosso e colaboradores demonstraram que é o equilíbrio sutil entre essas interações de ligação e o volume efetivo ocupado pelos polímeros na interface com o gelo que determina sua eficácia em impedir a recristalização do gelo.

p Este trabalho reúne medidas experimentais de inibição da recristalização do gelo e simulações computacionais. Os últimos são ferramentas inestimáveis ​​para obter uma visão microscópica de processos como a formação de gelo, pois eles são capazes de ver o que está acontecendo em processos muito rápidos ou muito pequenos que são difíceis de ver mesmo através das técnicas experimentais mais avançadas.

p Este trabalho lança uma nova luz sobre os princípios fundamentais no cerne da recristalização do gelo, identificar princípios de design que podem ser aproveitados diretamente para projetar a próxima geração de crioprotetores. Essa conquista é uma prova da força do que é carinhosamente conhecido como "Equipe de Gelo" em Warwick, uma rede colaborativa cada vez maior com o potencial de causar um grande impacto em muitos aspectos da formação de gelo, da ciência atmosférica à química medicinal.

p Fabienne Bachtiger, um Ph.D. aluno que trabalha no grupo de pesquisa do Dr. Sosso (Departamento de Química) que liderou este trabalho, explica:

p "Descobrimos que mesmo cadeias bastante curtas de PVA, contendo apenas dez unidades poliméricas, se ligam ao gelo, e que pequenos copolímeros em bloco de PVA também se ligam. É importante para a comunidade experimental saber disso, pois eles têm trabalhado com suposições diferentes até agora. Na verdade, isso significa que podemos usar com sucesso polímeros muito menores do que se pensava anteriormente. Esta é uma informação crucial para auxiliar no desenvolvimento de novos crioprotetores mais ativos. "

p Dra. Gabriele Sosso, do Departamento de Química da Universidade de Warwick, que está liderando um esforço computacional substancial para investigar a formação de gelo em matéria biológica, diz, "Com essa contribuição, adicionamos uma peça crucial ao quebra-cabeça de como exatamente os crioprotetores poliméricos interagem com os cristais de gelo em crescimento. Isso é parte de um corpo maior de trabalho computacional e teórico que meu grupo está realizando com a intenção de entender como os crioprotetores funcionam em o nível molecular, de modo a identificar princípios de design que podem ser sondados diretamente por nossos colegas experimentais. Warwick é o lugar perfeito para aprofundar nossa compreensão do gelo, e este trabalho mostra o impacto da colaboração muito empolgante entre meu grupo de pesquisa e o Grupo Gibson. "

p Professor Matthew Gibson, do Departamento de Química e da Warwick Medical School da University of Warwick, diz, "A recristalização do gelo é um verdadeiro desafio na criobiologia, levando a danos às células, mas também em alimentos congelados ou infraestrutura. Compreender como até mesmo este polímero 'simples' funciona para controlar a recristalização do gelo é um grande passo à frente para descobrir novos crioprotetores, e, finalmente, usá-los no mundo real. "