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Updated: Sep 10, 2025

A Microfluidic Approach for the Study of Ice and Clathrate Hydrate Crystallization

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Published on: August 18, 2022

Transición de rugosidad cinética del cristal de hielo y su implicación durante la recristalización

Jorge H Melillo¹, Ido Braslavsky¹

¹Institute of Biochemistry, Food Science, and Nutrition, Robert H. Smith Faculty of Agriculture, Food and Environment, The Hebrew University of Jerusalem, Rehovot 7610001, Israel.

Journal of colloid and interface science

|August 26, 2025

Resumen

Las transiciones de endurecimiento cinético pueden inducir la facetación de cristales de hielo, incluso sin agentes activos de hielo. Este hallazgo impacta en las estrategias de crioconservación al aclarar la interpretación de la morfología del hielo.

Área de la Ciencia:

Química Física
Ciencias de los materiales
La biofísica

Sus antecedentes:

La rugosidad de la interfaz sólido-líquido rige la morfología del cristal.
Los cristales de hielo facetados son cruciales para la criopreservación, a menudo vinculados a moléculas activas de hielo.
La comprensión del papel de los agentes activos en el hielo requiere distinguir la cinética intrínseca de los efectos de adsorción.

Objetivo del estudio:

Investigar si las transiciones cinéticas de rugosidad pueden inducir el facetado de cristales de hielo sin agentes activos en el hielo.
Explorar la influencia de la concentración de soluto en la morfología de los cristales de hielo.
Para diferenciar la cinética de la interfaz intrínseca de los efectos mediados por la adsorción en la cristalización del hielo.

Principales métodos:

Criomicroscopia y análisis de imágenes en tiempo real del crecimiento de cristales de hielo en soluciones de dimetilsulfóxido (DMSO) y prolina-agua.
Experimentos controlados de microgotas para mantener condiciones de casi equilibrio durante el crecimiento.
Aplicación de la proteína anticongelante tipo III (AFPIII) para distinguir el endurecimiento intrínseco de los efectos de adsorción.

Principales resultados:

Se identificó una temperatura de transición de rugosidad cinética (T_R = -16.0 ± 0.2 °C), causando un cambio de cristales de hielo redondeados a hexagonales facetados.
La transición fue independiente del tipo de soluto, lo que sugiere un control cinético intrínseco.
La proteína anticongelante tipo III (AFPIII) promovió la facetación por encima de T_R, confirmando su papel en la estabilización de las interfaces y el aumento de la temperatura de transición.

Conclusiones:

Las transiciones cinéticas de rugosidad pueden inducir la facetación de cristales de hielo, independientemente de los agentes activos del hielo, particularmente a altas concentraciones de soluto.
El estudio aclara la interacción entre la cinética intrínseca de la interfaz y la adsorción molecular.
Los hallazgos tienen implicaciones significativas para interpretar la morfología del hielo, comprender el áspero de la superficie y diseñar estrategias efectivas de criopreservación.

Palabras clave:

Proteínas anticongelantes Morfología cristalina Proteínas de unión al hielo Crecimiento del hielo Recristalización del hielo Transición hacia el endurecimiento

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