Синтетическая кровь рыб может быть использована в качестве антифриза

Антифриз, используемый в автомобилях, содержит этиленгликоль – вещество токсичное и непригодное для применения в пище или медицине. Поэтому ученые решили обратиться к природе: у рыб, живущих в полярных водах, в крови присутствуют особые белки, которые не дают ей замерзать. На основе этого механизма исследователи из Инженерного колледжа при Университете штата Юта разработали упрощенную синтетическую версию такого белка. Она достаточно проста для промышленного производства, но при этом эффективно препятствует образованию ледяных кристаллов при очень низких температурах.

Эти синтетические полипептиды успешно прошли испытания в реальных условиях – от мороженого до противоракового препарата трастузумаба. В экспериментах мороженое сохраняло структуру при -20 °C, а лекарство – даже при экстремальных -197 °C.

На протяжении десятилетий ученые исследовали природные антифризные белки, обнаруженные не только у некоторых видов полярных рыб, но также у насекомых и растений. Однако добывать такие белки из живых организмов в промышленных масштабах оказалось нецелесообразно – это слишком дорого и сопряжено с риском загрязнения аллергенами. По этой причине команда решила определить, какие именно физические и химические характеристики обеспечивают антифризные свойства этих белков.

Ученые проверили действие созданного ими белка при температурах, типичных для хранения замороженных продуктов, например мороженого, а также при гораздо более низких температурах, используемых для перевозки биопрепаратов. В качестве подтверждения своей концепции исследователи показали, что созданные ими молекулы-миметики безопасны для человеческих клеток, разрушаются пищеварительными ферментами и устойчивы к нагреванию – что делает их перспективными для применения в пищевой промышленности. Кроме того, эксперименты с чувствительными ферментами и антителами продемонстрировали, что эти молекулы эффективно защищают биологические вещества от повреждений при многократном замораживании и размораживании.

По мнению авторов, их синтетические молекулы могут найти применение в самых разных областях – от увеличения срока хранения замороженных продуктов до улучшения логистики и сохранности лекарственных препаратов. В настоящее время технология проходит патентную экспертизу, а команда создает стартап Lontra, который займется коммерциализацией новых белков-антифризов.