Die atomistischen Details der Eisrekristallisationshemmungsaktivität von PVA

Das Verständnis der Eisrekristallisationshemmungs (IRI) Aktivität von Antifreeze-Biomimetika ist entscheidend für die Entwicklung der nächsten Generation von Kryoprotektoren. In dieser Arbeit kombinieren wir molekulare Dynamik-Simulationen und quantitative experimentelle Messungen, um die mikroskopischen Ursprünge der IRI-Aktivität von Poly(vinyl)alkohol (PVA) - dem potenziell stärksten biomimetischen IRI-Agenten - zu entschlüsseln. Entgegen dem aufkommenden Konsens finden wir, dass PVA kein „Gitterabgleich“ mit Eis benötigt, um IRI-Aktivität zu zeigen: Stattdessen sind es das effektive Volumen von PVA und die Kontaktfläche mit der Eisoberfläche, die seine IRI-Stärke bestimmen. Wir finden auch heraus, dass entropische Beiträge eine Rolle in der Wechselwirkung zwischen Eis und PVA spielen können, und wir zeigen, dass kleine Blockcopolymere (bis jetzt als IRI-inaktiv betrachtet) signifikantes IRI-Potential aufweisen könnten. Diese Arbeit klärt die atomistischen Details der IRI-Aktivität von PVA und bietet neuartige Richtlinien für das rationale Design von Kryoprotektoren.