近日，由中国科学技术大学附属第一医院刘会兰主任团队和中国科学技术大学赵刚教授团队合作研究发现，Ti3C2TxMXene纳米材料的多重冰晶抑制效应，能有效提高干细胞-水凝胶构建物低温保存效果。相关研究成果以“Inhibition Effect of Ti3C2Tx MXene on Ice Crystals Combined with Laser-Mediated Heating Facilitates High-Performance Cryopreservation”为题发表于国际权威期刊ACS Nano（IF=15.881）。

在低温保存中，冰的形成和生长对细胞、组织和器官等生物样本可能会造成致命的损伤，严重影响低温保存效果。深入研究冰晶形成的机理，从而有效抑制冰晶的生长和再结晶对于低温保存科学至关重要。目前，冰晶抑制的方法通常只关注单一的冰晶抑制效应，对于具有协同作用的多重冰晶抑制策略研究较少。如何通过多重抑制冰晶方法的协同作用实现生物样品的高效低温保存仍然是低温保存领域的挑战。

鉴于此，该团队探索发现了二维Ti3C2Tx MXene纳米材料对于冰晶的多重调控能力，包括控制冰晶形态、冰晶生长和冰晶融化。研究发现，在降温过程中冰晶的形态受到Ti3C2Tx纳米材料的影响，Ti3C2Tx能钝化冰的边缘，防止形成尖锐冰晶损伤生物样品。分子动力学模拟研究发现Ti3C2Tx表面官能团（-O-、-OH和-F）能通过与冰、水分子之间形成氢键从而抑制冰晶的生长。进一步研究发现在外部物理场作用下，Ti3C2Tx高效的光热转换能力可快速融化冰晶，抑制复温过程中的反玻璃化/冰再结晶。基于Ti3C2Tx纳米材料具有的多重冰晶抑制能力，成功实现了干细胞-水凝胶构建物高效的低温保存。这项工作为冰晶抑制的相关基础研究和高效低温保存的实际应用提供了新思路”。

 我院输血科刘会兰主任和中国科学技术大学赵刚教授为文章的共同通讯作者，中国科学技术大学附属第一医院输血科曹媛和中国科学技术大学2018级硕士研究生常铁（现为清华大学在读博士）为本文并列第一作者。（输血科 曹媛 陈洋 文/图 刘会兰 尹大龙/审核）