Wetenschappers van het Massachusetts Center for the Application of Technology in Medicine (MGH-CEM) hebben een eenvoudige methode ontwikkeld om water en oplossingen op waterbasis gedurende zeer lange perioden in vloeibare toestand te houden bij temperaturen ver onder het normale "vriespunt". Hoewel ze het met slechts een paar gram deden, zou hun aanpak, beschreven in Nature Communications, ooit een veilige en langdurige bewaring van bloedcellen, weefsels en organen kunnen opleveren en de voedselveiligheid kunnen verbeteren.
"Water en andere waterige oplossingen, in de volumes die we elke dag tegenkomen, bevriezen gewoonlijk wanneer ze worden afgekoeld tot onder het vriespunt van 0 graden Celsius", zegt Burke Usta, Ph. D. van MGH-CEM, co-auteur van het werk. “Onze aanpak, die we 'diepe onderkoeling' hebben genoemd, is om het oppervlak van een dergelijke vloeistof te coaten met een oplossing die niet mengt met water, zoals minerale olie, om de interactie tussen water en lucht te blokkeren. Deze verrassend eenvoudige, praktische en goedkope benadering om vloeistoffen gedurende langere perioden onderkoeld te houden, zou veel methoden kunnen openen voor het conserveren van voedsel en medicijnen, en voor fundamentele experimenten die voorheen niet beschikbaar waren."
Kunnen orgels lang worden ingevroren?
In de meeste echte omgevingen beginnen water en waterige oplossingen te bevriezen wanneer de temperatuur onder nul komt, en ijskristallen worden willekeurig gevormd wanneer vloeistoffen in contact komen met lucht of verschillende onzuiverheden in de oplossing. Onderkoeling, die de vloeistof op een lage temperatuur houdt zonder kristallisatie, is alleen mogelijk in kleine hoeveelheden en gedurende korte perioden met behulp van hogedrukapparatuur die duur is en weefsels of ander biologisch materiaal kan beschadigen.
Het verlagen van de temperatuur van biologisch materiaal - bijvoorbeeld tijdens de koude opslag van bederfelijk voedsel en organen voor transplantatie - vertraagt metabolische en andere reacties. Onderkoeling verlengt deze metabolische vertraging zonder schade veroorzaakt door ijskristallisatie. De wetenschappers ontdekten dat het afdichten van het oppervlak van een klein (1 ml) monster water met een olie op basis van koolwaterstoffen, zoals minerale olie, olijfolie of paraffineolie, ijsvorming kan onderdrukken bij temperaturen tot -13 graden gedurende een week. Tijdens experimenten met meer complexe oliën en eenvoudige koolwaterstoffen, zoals alcoholen en alkanen, slaagden ze erin om 1 ml monsters water en celsuspensie 100 dagen lang onderkoeld te houden tot -20 graden en 100 ml monsters een week lang.
Ilya Khel
