Morphology and dynamics of ice crystals and the effect of proteins

Abstract

La tesis ¿morfología y dinámica de los cristales de hielo y su efecto en las proteínas¿ se basa en una amplia gama de temas que abarcan el fundamento de la estructura del hielo (tanto su superficie como su morfología), la interacción de las proteínas con el hielo y las ciencias ambientales (formación de las nubes y la dinámica de los glaciares). El enfoque se centra en las interfaces hielo/vapor e hielo/agua.Mediante el microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM) a temperaturas inusualmente bajas, se ha logrado acceder a estudiar la morfología del hielo in-situ en diversas áreas del diagrama de fases (presión-temperatura). Además de reproducir las morfologías ya conocidas de cristales individuales e hielo poli-cristalino, se han observado formas ya conocidas de hielo, así como hielo poli-cristalino. Nuevas geometrías llamadas ¿pools¿, formas circulares de ¿m de diámetro, fueron encontradas en los límites del grano de la superficie del hielo poli-cristalino durante procesos de sublimación lento.Además, se estudiaron ocho soluciones diferentes de proteínas en condiciones de súper-enfriamiento mediante las técnicas de congelación de gota (drop freezing technique) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Únicamente, la (apo)ferritina y la ferritina han mostrado buenas características para la nucleación de hielo, es decir, la congelación bajo pequeño súper-enfriamiento (solo algunos grados debajo de 0 ºC), mientras que la mayoría de las soluciones de proteínas estudiadas se congelan por debajo de -15 ºC, como el agua pura.