A desidratação contínua das mostras do Estudo mata pilhas durante a preservação seca

Encontrar novo nas experiências que estudam a preservação seca de pilhas vivas -- uma alternativa potencial revolucionária ao cryopreservation - definiu um limite claro onde a desidratação de continuação matasse pilhas. Os dados, combinados com as simulações da dinâmica molecular, fornecem a introspecção em um factor de processamento importante que limite tentativas recentes na preservação seca.

“O Que nós fizemos é identificado o que parece ser uma limitação dos materiais em nosso método da preservação seca. Eu penso que esta compreensão nova sugere algumas avenidas interessantes para levar a cabo em desenvolver um processo bem sucedido,” disse Gloria Elliott, Professor da Engenharia Mecânica na Universidade de North Carolina em Charlotte, um dos autores do estudo.

Os resultados, relatados na introdução do 8 de julho de Relatórios Científicos, analisam mudanças no regime molecular do trehalose (um açúcar) e das moléculas de água durante um processo típico da desidratação que se usem para imobilizar pilhas em um vidro estável do trehalose para o armazenamento a longo prazo.

A preservação seca das pilhas é uma biotecnologia potencial revolucionária que ofereça algumas vantagens chaves sobre os métodos actuais do cryopreservation que exigem a manutenção em extremamente - baixas temperaturas. Porque a preservação seca pôde permitir a manutenção do material em temperaturas ambientais normais, as pilhas preservadas secas seriam mais eficazes na redução de custos armazenar e mais fácil transportar e assim poderiam permitir que distante mais material esteja depositado e disponível para o uso.

O método da preservação que a equipa de investigação de Elliot está investigando envolve suspender pilhas em uma solução diluída do trehalose, e então concentrá-las removendo a água com um processo de aquecimento microonda-ajudado delicado de modo que os formulários de vidro de um trehalose, as moléculas biológicas de imobilização, similares à congelação. A técnica é sugerida pelos vários organismos na natureza, tal como o camarão de salmoura e os tardigrades (a “água carrega”), que sintetizam açúcares em resposta ao esforço ambiental e foram sabidos para sobreviver por muitos anos ao stasis em um estado secado.

Os “Povos estudaram estes exemplos da natureza e descobriram que produzem grandes quantidades de açúcares, especificamente trehalose,” Elliott notaram. “Durante os últimos pares de décadas onde nós temos tentado aprender como fazem aquele e o imitam para preservar pilhas mamíferas.”

O estudo actual envolve uma tentativa de secar T-Pilhas da conserva. O método envolve usar a energia de microonda para apressar a remoção de moléculas de água do citoplasma celular, evitando a cristalização do trehalose, que causaria dano às membranas e a outras estruturas celulares.

“Nós estamos aumentando a viscosidade da solução e mobilidade molecular de diminuição sem induzir a cristalização do trehalose,” Elliott disse. “Mas isso não significa que não há qualquer coisa que vai sobre molecular. Há tornar-se hidrogênio-ligado da rede do trehalose que conduz ao contínuo-como o carácter, que contribui à alta temperatura da vidro-transição da matriz.”

Mas, os pesquisadores encontraram, a desidratação pode continuar somente a algum ponto - quando a relação da massa da água à massa total de outras moléculas aproximou 0,1, uma cascata de outros efeitos aparece e todas as pilhas começam morrer.

“O Que nós vimos com este papel é que há um limite razoavelmente bem definido onde as coisas mudem substancialmente durante a desidratação,” Elliott notou. “Quando nós tentamos desidratar pilhas nucleated com membranas e funcionalidade inteira da pilha da conserva - nós parecemos bater uma parede. Nós podemos secar, índices de umidade cada vez mais mais baixa secos, secos com viabilidade do bom e então nós batemos um índice de umidade particular em que tudo morre. Há uma diminuição muito rápida.”

O processo físico exacto que mata as pilhas não era possível para detectar, mas a equipe notou uma correlação com um processo que fosse observado para ocorrer no mesmo ponto em simulações moleculars.

“Em simulações moleculars, você vê conjuntos do trehalose formar durante a desidratação. O Que era perspicaz aqui era que nós vimos que o nível do índice de umidade em que nós perdemos a viabilidade da pilha coincida com quando todos estes conjuntos pequenos de gancho do trehalose junto a se transformar uma rede grande de moléculas do trehalose,” disse.

“Que parece sugerir uma força mecânica nas pilhas. Se todas as moléculas formam uma rede, um conjunto grande, a seguir as pilhas estão indo ser prendidos naquela rede rigidified.”

Dado a fragilidade de estruturas de pilha, dilua especialmente as membranas celulares, a transição repentina à rigidez da rede unificada do trehalose pode ser fatal às pilhas, os pesquisadores supor. “Nós podemos espremer as pilhas ou mecanicamente cortando as quando esse evento de aglomeração final acontecer,” Elliott disse.

“Isto dá-nos uma hipótese de funcionamento nova para a natureza de ferimento da pilha durante a preservação seca - de que durante o processamento da secagem das pilhas, há um índice de umidade crítico em que a rede de moléculas do açúcar rigidifies e pode induzir ferimento físico às pilhas,” ela disse.

“É uma hipótese que nós podemos testar, e nós temos algumas ideias interessantes em relação às coisas nós podemos fazer para resolver o problema se a rigidez da rede é o problema.”

Source: Universidade de North Carolina em Charlotte

Source:

University of North Carolina at Charlotte