Криопротектор на основе стеклообразующего водного раствора ацетата магния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые получен и исследован методом ДСК криопротектор на основе стеклообразующего водного раствора ацетата магния – металла, жизненно важного для организма человека. Этот криопротектор – Mg(CH3COO)2 ∙ 12H2O – превосходит имеющиеся аналоги по следующим параметрам: он имеет высокую стеклообразующую способность (переходит из стеклообразного состояния в жидкое без кристаллизации), нетоксичен и легко получаем. Его криопротекторная способность, доказанная на белке куриного яйца, не зависит от скорости охлаждения и нагревания. Показано, что среди стеклообразующих растворов системы Mg(CH3COO)2–H2O существуют еще пять потенциальных криопротекторов и консервант для гипотермического способа хранения биологического материала. С использованием метода теории функционала плотности установлен молекулярный механизм, предотвращающий повреждение и гибель биологического материала, помещенного в благоприятные для криоконсервации растворы системы Mg(CH3COO)2–H2O.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. А. Кириленко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: iakirilenko@mail.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский просп. 31

Е. Г. Тараканова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: iakirilenko@mail.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский просп. 31

Список литературы

  1. Warner R.M., Brown K.S., Benson J.D. et. al. // Cryobiology. 2022. V. 108. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2022.09.002
  2. Best B.P. // Rejuvenation Research. 2015. V. 18. № 5. P. 422. https://doi.org/10.1089/rej.2014.1656
  3. Kostyaev A.A., Martusevich A.K., Andreev A.A. // Nauchnoe Obozrenie. Meditsinskie Nauki. 2016. № 6. P. 54. https://science-medicine.ru/en/article/view?id=944
  4. Morris J., Acton E. // Cryobiology. 2013. V. 66. P. 85. https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2012.11.007
  5. Elliott G.D., Wang S., Fuller B.J. // Cryobiology. 2017. V. 76. P. 74. https://doi.org/10.1016/j. cryobiol.2017.04.004
  6. Zinchenko A.V., Bobrova E.N. // Dopovidi Natsional'noi Akademii Nauk Ukraini. 2010. № 12. P. 166.
  7. Osei-Bempong C., Ghareeb A.E., Lako M. et. al. // Cryobiology. 2018. V. 84. P. 98. 10.1016/j.cryobiol.2018.07.008' target='_blank'>https://doi: 10.1016/j.cryobiol.2018.07.008
  8. Luyet B.J., Gehenio P.M. Life and death at low temperatures / Normandy: Biodinamica. 1940.
  9. Polge C., Smith A.U., Parkes A.S. // Nature. 1949. V. 164. № 10. P. 666. https://doi.org/10.1038/164666a0
  10. Rasmussen D.H., Mackenzie A.P. // Nature. 1968. V. 220. № 12. P. 1315. https://doi.org/10.1038/2201315a0
  11. Кириленко И.А. Водно-электролитные стеклообразующие системы / М.: Красанд, 2016.
  12. Hagg G.I. // J. Chem. Phys. 1935. № 3. P. 42. https://doi.org/10.1063/1.1749624
  13. Кобеко П.П. Аморфные вещества: Физико-химические свойства простых и высокомолекулярных аморфных тел. М. – Л.: изд-во АН СССР. 1952.
  14. Rawson H. Inorganic Glass-forming Systems / London N-Y: Acad. Press. 1967.
  15. Tammann. G. Der Glaszustand. Leipzig: Verlag Leop. Voss. 1933. https://doi.org/10.1002/ange.19330463312
  16. Аппен А.А. Химия стекла / Л.: Химия. 1974. С. 352.
  17. Дембовский С.А., Чечеткина Е.А. Стеклообразование / М.: Наука. 1990. С. 277.
  18. Kirilenko I.A., Tarakanova E.G., Mayorov A.V. et. al. // J. Non-Crystal. Solids. 2022. V. 594. 121825. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.121825.
  19. Tarakanova E.G., Kirilenko I.A. // J. Non-Crystal. Solids. 2021. V. 573. 121130. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2021.121130
  20. Майоров В.Д., Тараканова Е.Г., Майоров А.В., Кислина И.С. // Журн. структур. химии. 2022. Т. 63. № 10. 99312. https://doi.org/10.26902/JSC_id99312
  21. Tarakanova E.G., Yukhnevich G.V., Kislina I.S., Maiorov V.D. // Phys. Wave Phenom. 2020. V. 28. № 2. P. 168. https://doi.org/10.3103/S1541308X2002017X
  22. Kirilenko I.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62 № 14. P. 1819. https://doi.org/10.1134/S0036023617140042
  23. Кириленко И.А., Демина Л.И., Данилов В.П. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 10. С. 1089. https://doi.org/10.1134/S0044457X19100076
  24. Kirilenko I.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. № 13. P. 1728. https://doi.org/10.1134/S0036023618130053
  25. Кириленко И.А., Демина Л.И. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 10. С. 1349. https://doi.org/10.1134/S0044457X18100100
  26. Панасюк Г.П., Лященко А.К., Азарова Л.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 6. С. 796. https://doi.org/10.7868/S0044457X18060211
  27. Angell C.A., Sare E.J. // J. Chem. Phys. 1970. V. 52. № 3. P. 1058. https://doi.org/10.1063/1.1673099
  28. Angell С.A., Bressel R.D. // J. Phys. Chem. 1972. V. 76. № 22. P. 3244. https://doi.org/10.1021/j100666a023
  29. Angell C.A., Tucker J.C. // J. Phys. Chem. 1980. V. 84. № 3. P. 268. https://doi.org/10.1021/j100440a009
  30. Angell C.A. // Chem. Rev. 2002. V. 102. № 8. P. 2627. https://doi.org/10.1021/cr000689q
  31. Hodge I.M., Angell C.A. // J. Non-Crystal. Solids. 1976. V. 20. № 2. P. 299. https://doi.org/10.1016/0022-3093(76)90138-1
  32. Кириленко И.А., Демина Л.И., Данилов В.П. // Журн. неорган. химии. 2022. V. 67. № 11. С. 1554. https://doi.org/10.31857/S0044457X2270012X
  33. Кириленко И.А., Винокуров А.А., Данилов В.П. и др. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 7. С. 903. https://doi.org/10.31857/S0044457X20060082
  34. Saito K., Kinoshita Y., Kanno H. // Fertil. Steril. 1996. V. 65. № 6. P. 1210.
  35. Abeyrathne N.S., Lee H.Y., Ahn D.U. // Poultry Science 2013. V. 92. № 12. P. 3292.
  36. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et. al. Gaussian 09. Revision A.02 / Gaussian, Inc. Wallingford CT. 2009.
  37. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et. al. Gaussian 16, Revision С.01 / Gaussian, Inc., Wallingford CT. 2019.
  38. Silverstein K.A.T., Haymet A.D.J., Dill K.A. // J. Am. Chem. Soc. 2000. V. 122. № 33. P. 8037. https://doi.org/10.1021/ja000459t
  39. Бизунок С.Н., Свентицкий Е.Н. Вода в биологических системах и их компонентах / Л.: Изд-во ЛГУ. 1983.
  40. Жмакин А.И. // Успехи физ. наук. 2008. Т. 178. № 3. С. 243. https://doi.org/10.3367/UFNr.0178.200803b.0243
  41. Zhmakin A.I. Fundamentals of cryobiology / Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2009.
  42. Levy Y., Onuchic J.N. // Annual Rev. Biophys. 2006. V. 35. P. 389. https://doi.org/10.1146/annurev.biophys.35.040405.102134
  43. Mazur P. // Science. 1970. V. 168. № 3934. P. 939. https://doi.org/10.1126/science.168.3934.939

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Термограмма ДСК нестабильного к кристаллизации образца состава Mg(CH3COO)2 ∙ 17H2O.

Скачать (42KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Термограммы ДСК: 1 – белок куриного яйца, 2 – матрица Mg(CH3COO)2∙12H2O, 3 – матрица +10 мас. % белка куриного яйца, 4 – матрица +30 мас. % белка куриного яйца.

Скачать (56KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Строение комплексов Mg2+ ∙ 6H2O (а) и Mg2+ ∙ 18H2O (б).

Скачать (95KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость энергии водородной связи между n-ой и (n-1)-ой гидратными оболочками иона Mg2+ от n (1). Значение энергии водородной связи в воде (2).

Скачать (49KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Строение фрагментов полимерных цепочек, образующихся в водных растворах ацетата магния составов 1 : 6 (а) и 1 : 11 (б).

Скачать (149KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025