[发明专利]合成的詹纳斯颗粒用于预防或减少晶体生长的用途

说明书

技术领域

本发明总体上涉及晶体生长抑制剂，更具体地，涉及两亲性胶体物质在降低或抑制冰晶生长中的用途。

背景技术

本文所描述的物质具有广泛的工业、医学和农业应用。特别地，这些物质应用于降低冷冻食品中大冰晶的形成，在石油化学工业中作为阻垢剂，以及在冷冻及后续的解冻期间作为低温保藏剂将对生物材料如细胞、组织和器官的结构损伤最小化。

已经从许多物种（动物和植物）中分离出了在接触零下温度期间保护有机体的抗冻蛋白（AFP），该蛋白使得有机体在原本会导致冰冻和死亡的气候中存活下来（参见Harding等人，Eur.J.Biochem.，270:1381-1392，2003；Harding等人，Eur.J.Biochem.，264:653-665，1999；以及DeVries等人，Science，7:1073-1075，1969）。存在有两类独特的蛋白：(i)源自极地鱼类的抗冻糖蛋白（AFGP），其基于一种高度保守且规律性的三肽重复序列（Ala-Ala-Thr），在苏氨酸残基上连有二糖单元；以及(ii)在许多无关的动物、昆虫和植物中发现的抗冻蛋白，在一级和二级结构上更具结构差异性。这些蛋白显示三种主要的宏观抗冻效应：非平衡性冰点降低（热滞后，TH）；动态冰成形（DIS）；以及冰再结晶抑制（RI）。

以前的研究已提示抗冻蛋白可用在多种不同的应用中，例如用于器官/组织低温保存。然而，使用AFP进行低温保藏很复杂。虽然已研究发现相对低浓度的美洲拟鲽（Pseudoplueronectes americanus）AFP提高了低温保藏在羟乙基淀粉溶液中红细胞的存活率，但其在高浓度下被发现由于在升温细胞附近冰优先生长而会诱导对细胞的额外损伤（参见Carpenter等人，Proc.Natl.Acad.Sci.89:8953-8957,1992）。这种损害是由于在较高AFP浓度下会形成长薄刺状（即针状）的冰晶。由于形成针状结构（冰成形）而导致的损害与冰点降低性质有关；由于水分子被结合在冰晶的基底面上，从而出现了在滞后冰点下的生长，这使得其生长成长矛状。在测试多种不同类型的天然AFP作为对小鼠精液的低温防护剂时，也发现由于正在升温的细胞外的冰的再结晶而引起了对于精液损伤的增加。在1-100μg/ml范围内的所有测试浓度下都观察到了这种效应（参见Koshimito等人，Cryobiology45:49,1992）。

已经制得并测试了多种被设计为起AFGP作用的合成肽，但发现均有相同的问题。例如，当以增加的浓度下使用时，发现这些抗冻“模拟物”会降低血液和胰腺胰岛细胞的生存力（参见Matsumoto等人，Cryobiology52:90-98,2006）。

还有一些迹象表明，一些AFGP，尤其是在较高浓度下使用时，与细胞毒效应相关。AFGP8，一种短的天然存在的AFGP，已证明在人类细胞中诱导毒性（参见Liu，Biomacromolecules8:1456,2007）。

已确定，冰再结晶中大冰晶依靠小冰晶而生长是在细胞和器官低温保藏期间细胞损伤的关键原因，被称为“奥斯特瓦尔德熟化”。这种影响也使得冷冻食品（例如冰淇淋和冷冻甜点）质地差。以前使用抗冻蛋白的研究仅集中在TH和DIS上，因此对于RI活性所需要的关键结构特征并不十分了解（参见Tachibana等人，Angew.Chem.Int.Ed.43:856-862，2004；以及Peltier等人，Cryst.Grow.Des.10:5066-5077,2010）。已证明，具有显著简化结构的模拟肽在有些情况下将保持RI活性，但对此负责的确切特征仍然并不了解（Tam等人，J.Am.Chem.Soc.130:17494-17501,2008）。

尽管AF(G)P有非常明显的潜力，但它们较低的利用度、可能的毒物学和免疫学的问题、以及在保藏或消毒期间降解的问题截止目前仍限制了它们的应用及对它们作用方式的深入了解。虽然已经给出了合成的AFP，但它们的制备经常涉及复杂的多步合成步骤，其使得不能带来商业应用。这些合成的AFP还面临着一些与天然物质相同的毒物学问题。