Роль фазових перетворень рідина-рідина в механізмі захисту еритроцитів під час охолодження з кріоконсервантом ЦНДІГПК-115
DOI:
https://doi.org/10.15407/cryo31.03.236Ключові слова:
фазові перетворення типу рідина-рідина, кристалізація, склування, дисперсні системи, кріоконсервування, кріоушкодження, кріопротектори, поляризаційна мікроскопія, еритроцитиАнотація
Методом поляризаційної мікроскопії та фіксації явища критичної опалесценції в концентраті еритроцитів з кріоконсервантом ЦНДІГПК-115 (розроблений у Центральному науково-дослідному інституті гематології та переливання крові (Росія)), який вміщує гліцерин, під час охолодження встановлено наявність в системі критичного фазового перетворення (ФП) типу рідина-рідина за механізмом, що призводить до утворення дисперсної системи – висококонцентрованої емульсії. Ознак кристалізації в досліджуваній кріобіологічний системі не виявлено. Вивчалася фазова поведінка в циклі охолодження-нагрівання кріоконсерванта та надосаду. Проведена порівняльна якісна оцінка зміни об’єму кріоконсерванта та еритроконцентрату у процесі охолодження. Визначено механізм захисної дії кріоконсервуючого розчину. Встановлено схожість фізико-хімічних процесів при охолодженні-нагріванні в цитоплазмі еритроцитів та клітин меристеми часнику (зародковій рослинній тканині) під час переходу до стану холодового анабіозу.
Probl Cryobiol Cryomed 2021; 31(3): 236–248
Посилання
Alberti S, Gladfelter A, Mittang T. Consideration and challenges in studying liquid-liquid phase separation and biomolecular condensates. Cell. 2019; 176 (24): 419-34
Anisimov MA. Critical phenomenons in liquids and liquid crystals. Philadelphia, USA: Gordon & Breach Science Publishers: 1991. 431 p.
Bachler J, Handle PH, Giovambattista N, Loerting T. Glass polymorphism and liquid-liquid phase transition in aqueous solutions: experiments and computer simulations. Phys Chem Chem Phys. 2019; 21 (42): 23238-68.
Berestneva ZYa, Kargin VA. [On the mechanism of formation of colloidal particles]. Uspekhi Khimii. 1955; (3): 253-9. Russian.
Bogolyubov DS. [Membrane-less organelles of the eukaryotic cell: basic concepts and principles of formation]. Tsitologiia. 2019; 63(9): 683-703. Russian.
Brangwynne CP. Phase transitions and size scaling of membrane-less organelles. J Cell Biol. 2013; 203: 875-81.
Brazhkin VV. [Can glass-forming liquids be "simple?"]. Uspekhi Fizicheskikh Nauk 2019; 189; (6): 665-72. Russian.
Chechko VYe, Gotsulskyi VYa. [Qualitative analysis of clustering in aqueous alcohol solutions]. Ukrainian Journal of Physics. 2018; 63; (6): 520-5. Ukrainian.
Crowe CD, Keating CD. Liquid-liquid phase separation in artificial cells. Interface Focus [Internet]. 2018 [Cited 2019 Jan 8]; 8:20180032. Available from: https://royalsocietypublishing. org/doi/pdf/10.1098/rsfs.2018.0032.
Cuevas-Velazquez CL, Dinnely JR. Organization out of disorder: liquid-liquid phase separation in plants. Curr Opin Plant Biol. 2018; 45: 68-74.
Davey RJ, Schroeder SLM, ter Horst JH. Nucleation of organic crystals - A molecular perspective. Angew Chem Int Ed. 2013; 52: 2166-79. DOI: 10.1002/anie. 201204824.
Fabelinskii IL. [Molecular dissipation of light]. Moscow: Nauka; 1965. 512 p. Russian.
Feig JSG, Eisenberg DP, Rabin Y. Polarized scanning cryomacroscopy, part 1: Experimental apparatus and observations of vitrification, crystallization, and photoelasticity effects. Cryobiology. 2016; 73: 261-71.
Fuller BJ, Lane N, Benson EE, editors. Life in the frozen state. Boca Raton, USA: CRC Press, 2004. 663p.
Gelfman MI, Kovalevich OV, Yustratov VP, at al. [Colloid chemistry]. St. Petersburg: Lan'; 2004. 336 p. Russian.
Goltsev AN, Grischenko VI, Novak VL, at al. [Cryopreservation of donor blood cells and their long-time storage at low temperature banks]. (Guidelines). Kharkiv: 2016. 33 p. Ukrainian.
Gorelik SS, Dashevsky MYa. [Materials science of semiconductors and dielectrics]. Moscow: Nauka; 2003. 404 p. Russian.
Holmberg K, Jönsson B, Kronberg B, Lindman B. Surfactants and polymers in aqueous solutions. Chichester: John Wiley & Sons, 2002. 562p.
Hyman AA, Weber CA, Jülicher F. Liquid-liquid phase separation in biology. Annu Rev Cell Dev Biol. 2014; 30: 39-58.
Keating CD. Aqueous phase separation as a possible route to compartmentalization of biological molecules. Acc Chem Res 2012; 45: 2114-24.
Kessler UM, Petrenko VE, Liaschenko AK. [Water: structure, condition, solvation] Moscow: Nauka; 2003. 404 p. Russian.
Khodko AT. [Liquid-liquid phase transition as a cause of erythrocyte hemolysis during cooling]. In: Rubin AB, Riznichenko GYu, Anashkina AA, editors. The materials of the VI Congress of Biophysicists of Russia; September 16- 21, 2019, Sochi, Russia. Krasnodar; 2019; Vol. 2; p. 82-3.
Khodko AT, Lysak YuS. Physical and chemical processes in embryonic plant tissue during the transition to the state of cold anabiosis and storage at liquid nitrogen temperature. Low Temperature Physics. 2017; 43: 1196-200.
Koposov GP, Tyagunin AV. [Calorimetric studies of quasi-liquid layer on the surfaces of ice granules]. JETP letters. 2011; (5): 406-9. Russian.
Lee CF, Brangwynne CP, Gharakhani J, et al. Spatial organization of the cell cytoplasm by position-dependent phase separation. Phys Rev Lett. [Internet]. 2013 [Cited 2019 Jan 8]; 111:088101. Available from: https://journals.aps.org/prl/ pdf/10.1103/PhysRevLett.111.088101.
Ma S. Modern theory of critical phenomena. Westview Press, 2000. 558 p.
Mendeleyev DI. [Solutions]. Moscow: Publishing House of USSR Academy of Sciences; 1959. 1163 p. Russian.
Mollison PL, Sloviter HA. Successful transfusion of previously frozen human red cells. Lancet. 1951; 261 (11): 862-4.
Nekoz IA, Gordiyenko YeA, Kuleshova LG, et al. [Features of hemolysis of erythrocytes in aqueous solutions of glycerol]. In: Pushkar NS, editor. [Cryopreservation of cells and tissues]. Kharkiv: IPCC AS of UkSSR; 1989. p. 54-61. Russian
Papkov SP. [The phase equilibrium in polymer-solvent system]. Moscow: Khimiia; 1981. 272 p. Russian.
Patashinskiy AZ, Pokrovskiy VL. [Fluctuation theory of phase transitions]. Moscow: Nauka; 1982. 382 p. Russian.
Prokhorov GG, Belyayev AM, Prokhorov DG [The basis of clinical cryomedicine]. St. Peterburg-Мoscow: Kniga Po Trebovaniyu; 2017. 608 с. Russian.
Ryzhov VN, Tareyeva EE, Fomin YuD, Tsiok EN. [Complex phase diagrams of systems with isotropic potentials: results of computer simulations]. Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 2020; 190(5): 449-73. Russian.
Sarkisov GN. [Structural models of water]. Uspekhi Fizicheskikh Nauk 2006; 176(8): 833-45. Russian.
Style RW, Sai T, Fanelli N, et al. Liquid-liquid phase separation in an elastic network. Phys Rev X [Internet]. 2018 [Cited 2019 Jan 8]; 8(1):011028. Available from: https://journals. aps.org/prx/pdf/10.1103/PhysRevX.8.011028
Tropin TV, Schmelzer JWP, Aksenov VL. Modern aspects of the kinetic theory of glass transition. Phys Usp. 2016; 59: 42-66.
Vainshtein BK, Chernov AA, Shuvalov LF, editors. [The modern crystallography]. Moscow: Nauka; 1979. 4 vol. Russian.
Veesler S, Revalor E, Bottini O, Hoff C. Crystallization in the presence of liquid-liquid phase separation. Org Process Res Dev. 2006; 10: 841-5.
Vinograd-Finkel FR, Razumova LL, Kudryashova SN. [The use of radiography to study frozen blood]. Biofizika. 1960; 5(2): 229-34. Russian.
West AR. [Solid state chemistry. Theory and applications]. Part 2. Moscow: Mir; 1988. 336 p. Russian.
Wowk B. Thermodynamic aspects of vitrification. Cryobiology. 2010; 60 (5): 11-22.
Zasimchuk VI, Zasimchuk YeE, Gatsenko AS. [Self-organisation in viscous liquids]. Metallofizika I Noveishie Tekhnologii. 2017; (10): 1435-43. Russian.
Zhegunov GF, Nardid OA, Stegniy BT. [The basis of cryobiology and cryomedicine]. Kharkiv: 2019. 616 p. Russian.
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
