INSTEC显微镜冷热台应用糖聚肽类仿生抗冻剂中国总服务商上海恒商

INSTEC（英斯特科）中国区官方授权总服务商，上海恒商精密仪器有限公司 SEM拉伸台 精准控温50年，赋能全球科研创新

超宽温域，极致精度——INSTEC，定义微观温控新标准 温控-196℃至1600℃

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内容：

文章来源：MDPI 旗下的《Polymers》

某某林业大学（College of Materials Science and Engineering, Nanjing Forestry University）与某某大学材料科学与工程学院的合作团队近期在 Polymers2025 上发表了题为 "Glycopolypeptoids as Novel Biomimetic Antifreeze Agents: Structural Design, Synthesis, and Antifreeze Properties" 的研究成果，将糖聚肽（glycopolypeptoids）作为仿生抗冻剂进行系统研究，为低温保存领域提供了一种低成本、结构可调且稳定性优异的新型候选材料。

研究背景与动机

低温保存在食品储存、制药工业和生物医学研究中应用广泛，但冰晶的形成、生长与重结晶会对细胞造成不可逆损伤。自然界中鱼类、昆虫等依赖抗冻糖蛋白（AFGPs） 抵御冰害，但 AFGP 从生物体中分离难度大、成本高，难以规模化应用。已有研究尝试用合成多肽模拟 AFGP，但存在合成步骤复杂、易被蛋白酶水解等缺陷。

聚肽模拟物（polypeptoids）是多肽的一类结构类似物，主链无手性中芯、侧链通过氮取代引入，氢键作用弱，具有抗蛋白酶降解、可调控侧链空间/电子性质、良好生物相容性与可降解性等优势，且前期工作已提示其具备调控冰晶形貌与yi zhi重结晶的潜力。本研究以此为基础，将糖基引入聚肽模拟物侧链，构建"糖聚肽"以模拟 AFGP 的"疏水–亲水"双功能结构。

分子设计与合成路线

研究团队以 N-乙基甘氨酸（疏水单元） 和 N-丙炔基甘氨酸（点击反应位点） 两类 N-取代 N-羧酸酐（NNCA）为单体，通过 开环聚合（ROP） 分别制备了嵌段（block） 与无规（random） 两类共聚物，再通过铜催化叠氮–炔环加成（CuAAC）点击化学将葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡糖胺三种糖基接枝到侧链炔基位点上，得到结构系列化的糖聚肽。

聚合度可通过引发剂/单体投料比准确控制（ⁱBuNH₂ 或 iBuNH₂ 引发），ⁱH NMR 测得的实验 DP 与理论值吻合良好，GPC 显示分子量分布窄（PDI ≈ 1.04–1.10），证明聚合可控。

抗冻性能评价（含 INSTEC 设备应用）

研究采用两套实验体系系统评估抗冻活性，其中关键低温测试均依托 INSTEC 设备完成：

纳升渗透压计测试（Nanoliter Osmometry）：使用 INSTEC HCS621GXY显微镜冷热台，搭配高速相机，在硅油环境中控制液滴、温度精度达 0.01 ℃，观测单冰晶在不同过冷度（ΔT）下的形貌演变与生长速率，并计算热滞值（TH = Tm − Tf）。

冰重结晶yi zhi（IRI）测试：采用 "splat" 法，使用 INSTEC HCS621GXY 冷冻台（配 Nikon 偏光显微镜）将样品液滴从 1.5 m 高度滴至 −60 ℃ 预冷台面形成薄冰膜，再以 5 ℃/min 升温至 −8 ℃ 保温 30 min，记录冰晶粗化行为，以 MLGS（zui大晶粒尺寸）百分比定量 IRI 活性。

主要结论

冰晶形貌调控：所有糖聚肽均能将纯水中的平盘状冰晶改为六边形，表明材料通过吸附–yi zhi机制与冰面作用。

生长速率yi zhi：无规序列 > 嵌段序列；聚合度较小者yi zhi效果更好；疏水单元占比更少者更优；三种糖基中 葡萄糖衍生物 PE₂₅-r-(PG-ε-Glu)₂₅ 在 ΔT=0.1 ℃ 下冰晶生长速率zui低（13 μm/s，纯水 23 μm/s）。

IRI 活性：浓度越高 IRI 越好，PE₂₂-r-(PG-ε-Glu)₁₁ 在 2 mg/mL 时 MLGS 百分比降至 64.8±4.4%；主链序列、聚合度、糖种类对 IRI 的影响不如对生长速率显著。

安全性：三种无规糖聚肽对 L929 细胞的相对存活率分别为 97.5%（半乳糖）、86.1%（N-乙酰葡糖胺）、80.7%（葡萄糖），均 >75%，属无细胞毒性级别。

关键结构–性能规律：无规疏水/亲水管排列 + 较小聚合度 + 较少疏水单元 → 更优抗冻活性。

作为 INSTEC 中国区官方授权总服务商，上海恒商精密深耕精密科研仪器服务领域多年，建立覆盖全国的技术服务网络，可面向各省市实验室提供一站式解决方案服务：前期根据用户实验方向、显微镜型号、温域需求出具个性化设备配置方案；设备到货后安排工程师上门完成安装、光路校准、整机调试，开展设备操作、实验流程、数据处理专项培训；后期提供定期设备巡检、故障报修、备件更换、软件升级等长效运维服务，同时可承接多设备系统集成、夹具定制、测试方法优化等增值技术服务，解决异地实验室技术服务响应滞后的痛点，保障科研实验稳定有序开展。

未来，上海恒商精密将持续依托 INSTEC 精密温控技术优势，结合国内前沿科研领域的发展需求，不断优化设备配套解决方案，拓展冷热台在新兴材料、微纳器件、深空地质模拟等领域的应用场景，以专业的产品与本地化技术服务，助力国内科研事业高质量创新发展。