Криопротектор на основе стеклообразующего водного раствора ацетата магния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или 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