Complete inhibition of a polyol nucleation by a micromolar biopolymer additive
Complete inhibition of a polyol nucleation by a micromolar biopolymer additive
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微摩尔生物聚合物添加剂完全抑制多元醇成核
DOI：
10.1016/j.xcrp.2021.100723
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发表时间：
2022
影响因子：
8.9
通讯作者：
Goddard, William A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wen, Xin;Wang, Sen;Ramji, Robert;Butler, Luke O.;Bagdagulyan, Yelena;Kishishita, Audrey;Golen, James A.;Rheingold, Arnold L.;Kim, Soo-Kyung;Goddard, William A.
通过添加剂防止过饱和溶液的自发结晶对于成功的工艺设计和实施至关重要，在化学、制药、医疗、颜料和食品工业中具有许多应用，但在实验室和工业环境中仍然存在挑战，并且缺乏基本的理解。当与抗冻蛋白（AFP）共表达时，在越冬生物体中，自发结晶的渗透剂维持在高过饱和度数月。因此，我们在这里探讨的抑制现象，AFP，使用持续结晶的一种常见的糖醇，D-甘露醇，作为一个案例研究。我们的实验报告，DAFP 1，昆虫AFP，完全抑制D-甘露醇成核。计算机模拟揭示了一种新的结晶抑制机制，其中形成晶体的构象的群体在溶液中通过氢键结合到蛋白质表面而选择性地结合和随机化。这些结果突出了使用天然聚合物解决结晶抑制挑战的优势，并提出了控制成核过程的新策略。
Preventing spontaneous crystallization of supersaturated solutions by additives is of critical interest to successful process design and implementation, with numerous applications in chemical, pharmaceutical, medical, pigment, and food industries, but challenges remain in laboratory and industry settings and fundamental understanding is lacking. When copresented with antifreeze proteins (AFPs), otherwise spontaneously crystallizing osmolytes are maintained at high supersaturations for months in over-wintering organisms. Thus, we here explore the inhibition phenomenon by AFPs, using persistent crystallization of a common sugar alcohol, D-mannitol, as a case study. We report experimentally that DAFP1, an insect AFP, completely inhibits D-mannitol nucleation. Computer simulations reveal a new mechanism for crystallization inhibition where the population of the crystal-forming conformers are selectively bound and randomized in solution by hydrogen bonding to the protein surface. These results highlight the advantages of using natural polymers to address crystallization inhibition challenges and suggest new strategies in controlling the nucleation processes.
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DOI：
10.1073/pnas.1214911110
发表时间：
2013-01-29
影响因子：
11.1
作者：
Meister, Konrad;Ebbinghaus, Simon;Havenith, Martina
通讯作者：
Havenith, Martina
配制稳定的甘露醇输液，同时保持高渗透压
影响因子：
5.4
作者：
Oisín N. Kavanagh;F. Hogan;Caoimhe Murphy;D. Croker;G. Walker
通讯作者：
G. Walker
影响因子：
6.1
作者：
K. Benz
通讯作者：
K. Benz
DOI：
10.1039/c2cc36264c
发表时间：
2012-12-07
期刊：
Chemical communications (Cambridge, England)
影响因子：
--
作者：
Wang S;Wen X;Nikolovski P;Juwita V;Arifin JF
通讯作者：
Arifin JF
DOI：
10.1016/j.bbapap.2008.10.011
发表时间：
2009-02
期刊：
Biochimica et biophysica acta
影响因子：
--
作者：
Amornwittawat N;Wang S;Banatlao J;Chung M;Velasco E;Duman JG;Wen X
通讯作者：
Wen X