近日，中國科大信息科學技術學院趙剛教授與中國科大附屬第一醫院劉會蘭主任合作，基于二維碳化鈦(Ti3C2Tx)MXene納米片的協同抑冰效應，實現了活細胞的高效深低溫冷凍保存。

相關研究成果以“InhibitionEffectofTi3C2TxMXeneonIceCrystalsCombinedwithLaser-MediatedHeatingFacilitatesHigh-PerformanceCryopreservation”為題發表于國際期刊《ACSNano》。該結果有力拓展了基于物理場抑冰的高效低溫保存方法的應用。

冰晶的形成和生長及其造成的損傷，是活細胞、組織和器官等天然生命材料，以及活細胞構建物和培養物等生物復合材料的深低溫冷凍保存所面臨的主要挑戰之一。深入了解冰晶形成的機理，開發高效的方法或技術，有效調控降溫冷凍和復溫融解過程冰晶的形成，具有重要的基礎研究和實際應用價值。功能性納米材料是抑冰材料的研究熱點。但是現有研究大多僅關注納米材料的分子抑冰效應，對其協同抑冰效應（如，分子抑冰效應結合光熱或磁熱效應等）的研究尚不多見。

基于此，趙剛/劉會蘭聯合團隊研究了二維碳化鈦(Ti3C2Tx)MXene納米片的協同抑冰效應，包括其對冰晶形態、冰晶生長和冰晶融化過程的調控作用。結果表明該納米片在降溫冷凍過程，可鈍化冰晶前緣、降低直接冰晶損傷；且其具有優異的光熱效應，在升溫融解過程中，可以有效提升復溫速率，進而避免反玻璃化/再結晶損傷。綜合利用二維碳化鈦(Ti3C2Tx)MXene納米片的協同抑冰效應，該團隊實現了間充質干細胞-水凝膠構建物的高效低溫保存。

圖.二維碳化鈦(Ti3C2Tx)MXene納米片的協同抑冰效應

中國科學技術大學附屬第一醫院輸血科曹媛博士和中國科學技術大學碩士生常鐵(現為清華大學在讀博士)為本文并列第一作者；中國科學技術大學附屬第一醫院輸血科劉會蘭主任和中國科學技術大學信息科學技術學院趙剛教授為文章的共同通訊作者。該研究得到了科技部、國家自然科學基金委和安徽省科技廳的資助。